JP7044464B2 - Semiconductor devices, display devices and electronic devices - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、半導体装置、又は該半導体装置を有する表示装置に関する。 One aspect of the present invention relates to a semiconductor device or a display device having the semiconductor device.
なお本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、記憶装置、プロセッサ、電子機器、それらの駆動方法、それらの製造方法、それらの検査方法、又はそれらのシステムを一例として挙げることができる。 It should be noted that one aspect of the present invention is not limited to the above technical fields. The technical field of the invention disclosed in the present specification and the like relates to a product, a method, or a manufacturing method. Alternatively, one aspect of the invention relates to a process, machine, manufacture, or composition (composition of matter). Therefore, more specifically, the technical fields of one aspect of the present invention disclosed in the present specification include semiconductor devices, display devices, liquid crystal display devices, light emitting devices, power storage devices, image pickup devices, storage devices, processors, electronic devices, and the like. Examples thereof include their driving methods, their manufacturing methods, their inspection methods, or their systems.
近年、表示装置の高精細化が進んでいる。表示装置の高精細化が進むほど、表示装置へ画像信号の伝達及び表示装置への電力の供給を行うための回路や配線の数が増加する傾向がある。また、回路や配線の数が増加するので、表示装置の消費電力も大きくなりやすくなる。 In recent years, the definition of display devices has been increasing. As the definition of the display device increases, the number of circuits and wirings for transmitting an image signal to the display device and supplying electric power to the display device tends to increase. In addition, since the number of circuits and wirings increases, the power consumption of the display device tends to increase.
表示装置の消費電力を低減する方法として、同一画像(静止画像)を連続して表示する場合、同一画像の信号を書き込む(以下、リフレッシュするという場合がある)回数を低減する技術が知られている(特許文献1)。なお、リフレッシュを行う頻度をリフレッシュレートという。 As a method for reducing the power consumption of a display device, a technique for reducing the number of times when the same image (still image) is continuously displayed and the number of times the signal of the same image is written (hereinafter, may be refreshed) is known. (Patent Document 1). The frequency of refreshing is called the refresh rate.
表示装置に備わっているドライバ回路(又は、ドライバIC(Integrated Circuit)などという場合がある)を駆動させることによって、表示装置に画像を映すことができる。ドライバ回路には、シリアルパラレル変換回路、シフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、パストランジスタ論理回路、及びバッファアンプ回路などを有し、ドライバ回路に伝達された画像信号がそれらの回路で処理された後に、処理された画像信号が画素アレイに供給される。 An image can be displayed on the display device by driving a driver circuit (or a driver IC (Integrated Circuit) or the like) provided in the display device. The driver circuit includes a serial-parallel conversion circuit, a shift register circuit, a level shifter circuit, a pass transistor logic circuit, a buffer amplifier circuit, and the like, and the image signal transmitted to the driver circuit is processed by these circuits and then processed. The resulting image signal is supplied to the pixel array.
特に、バッファアンプ回路では、それぞれの回路で処理された信号を所定の大きさにまで増幅して、画素に増幅された信号を伝達する機能を有する。表示装置が駆動している最中では、バッファアンプ回路は、複数のバイアス電圧が供給されているが、同一画像(静止画像)を連続して表示している場合でも、該複数のバイアス電圧が供給され続ける。つまり、バイアス電圧が供給され続けることによって、表示装置の消費電力が増加する。 In particular, the buffer amplifier circuit has a function of amplifying the signal processed by each circuit to a predetermined size and transmitting the amplified signal to the pixels. While the display device is being driven, the buffer amplifier circuit is supplied with a plurality of bias voltages, but even when the same image (still image) is continuously displayed, the plurality of bias voltages are applied. Continue to be supplied. That is, the power consumption of the display device increases as the bias voltage continues to be supplied.
本発明の一態様は、新規な半導体装置を提供することを課題の一つとする。又は、本発明の一態様は、新規な半導体装置を有する表示装置、又は表示モジュールを提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な半導体装置を有する表示装置、又は表示モジュールを使用した電子機器を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な半導体装置を有する表示装置、又は表示モジュールを有するシステムを提供することを課題の一とする。 One aspect of the present invention is to provide a novel semiconductor device. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a display device or a display module having a novel semiconductor device. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a display device having a novel semiconductor device or an electronic device using a display module. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a display device having a novel semiconductor device or a system having a display module.
又は、本発明の一態様は、消費電力を低減した半導体装置、該半導体装置を有する表示装置、又は該半導体装置を有する表示モジュールを提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、視認性に優れた表示装置、又は表示モジュールを提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、表示品位が良好な表示装置、又は表示モジュールを提供することを課題の一とする。 Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a semiconductor device having reduced power consumption, a display device having the semiconductor device, or a display module having the semiconductor device. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a display device or a display module having excellent visibility. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a display device or a display module having good display quality.
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び他の課題の全てを解決する必要はない。 The problems of one aspect of the present invention are not limited to the problems listed above. The issues listed above do not preclude the existence of other issues. Other issues are issues not mentioned in this item, which are described below. Issues not mentioned in this item can be derived from the description of the description, drawings, etc. by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions. In addition, one aspect of the present invention solves at least one of the above-listed descriptions and other problems. It should be noted that one aspect of the present invention does not need to solve all of the above-listed descriptions and other problems.
(1)
本発明の一態様は、第1回路乃至第5回路と、第1乃至第k配線(kは2以上の整数)と、を有する半導体装置であって、第1回路は、入力端子を有し、第2回路は、第1乃至第(2k)出力端子を有し、第1回路は、第h配線(hは1以上k以下の整数)を介して、第2回路と電気的に接続され、第1回路は、半導体装置が駆動状態の場合において、入力端子に入力された電位に応じて、第1乃至第k配線にそれぞれ第1乃至第k電位を印加する機能を有し、第2回路は、半導体装置が駆動状態の場合において、第1乃至第k配線から入力された第1乃至第k電位に応じて、第1乃至第(2k)出力端子からそれぞれ、第(k+1)乃至第(3k)電位を出力する機能を有し、第3回路は、第1乃至第k配線と電気的に接続され、第4回路は、第1乃至第k出力端子と電気的に接続され、第5回路は、第(k+1)乃至第(2k)出力端子と電気的に接続され、第3回路は、半導体装置がスタンバイ状態の場合において、第1乃至第k配線に低レベル電位を印加する機能を有し、第4回路は、半導体装置がスタンバイ状態の場合において、第1乃至第k出力端子に高レベル電位を出力する機能を有し、第5回路は、半導体装置がスタンバイ状態の場合において、第(k+1)乃至第(2k)出力端子に低レベル電位を出力する機能を有することを特徴とする半導体装置である。
(1)
One aspect of the present invention is a semiconductor device having first to fifth circuits and first to k wiring (k is an integer of 2 or more), and the first circuit has an input terminal. , The second circuit has the first to (2k) output terminals, and the first circuit is electrically connected to the second circuit via the h wiring (h is an integer of 1 or more and k or less). The first circuit has a function of applying the first to kth potentials to the first to kth wirings, respectively, according to the potentials input to the input terminals when the semiconductor device is in the driving state. When the semiconductor device is in the driving state, the circuit is the first (k + 1) to the first (k + 1) to the first (k + 1) to the first (2k) output terminals, respectively, according to the first to kth potentials input from the first to kth wirings. (3k) It has a function of outputting a potential, the third circuit is electrically connected to the first to k wirings, and the fourth circuit is electrically connected to the first to kth output terminals. The fifth circuit is electrically connected to the first (k + 1) to (2k) output terminals, and the third circuit has a function of applying a low level potential to the first to k wirings when the semiconductor device is in the standby state. The fourth circuit has a function of outputting a high level potential to the first to kth output terminals when the semiconductor device is in the standby state, and the fifth circuit has a function when the semiconductor device is in the standby state. , A semiconductor device characterized by having a function of outputting a low level potential to the first (k + 1) to (2k) output terminals.
(2)
又は、本発明の一態様は、前記(1)において、第1回路は、第1乃至第kトランジスタを有し、第1トランジスタの第1端子は、入力端子と電気的に接続され、第hトランジスタの第1端子は、第hトランジスタのゲートと電気的に接続され、第hトランジスタの第1端子は、第h配線と電気的に接続され、第gトランジスタ(gは1以上(k-1)以下の整数)の第2端子は、第(g+1)トランジスタの第1端子と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置である。
(2)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in the above (1), the first circuit has the first to kth transistors, the first terminal of the first transistor is electrically connected to the input terminal, and the h The first terminal of the transistor is electrically connected to the gate of the h transistor, the first terminal of the h transistor is electrically connected to the h wiring, and the g transistor (g is 1 or more (k-1). ) The second terminal of the following integer) is a semiconductor device characterized by being electrically connected to the first terminal of the (g + 1) transistor.
(3)
又は、本発明の一態様は、前記(2)において、第1乃至第kトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置である。
(3)
Alternatively, one aspect of the present invention is the semiconductor device according to (2) above, wherein the first to kth transistors are n-channel transistors.
(4)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(3)のいずれか一において、第3回路は、第(k+1)乃至第(2k)トランジスタを有し、第(k+h)トランジスタの第1端子は、第h配線と電気的に接続され、第(k+1)乃至第(2k)トランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置である。
(4)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in any one of the above (1) to (3), the third circuit has the first (k + 1) to the (2k) transistor and the first (k + h) transistor. The terminal is a semiconductor device that is electrically connected to the h-th wiring, and the gates of the first (k + 1) to (2k) transistors are electrically connected to each other.
(5)
又は、本発明の一態様は、前記(4)において、第(k+1)乃至第(2k)トランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置である。
(5)
Alternatively, one aspect of the present invention is the semiconductor device according to (4) above, wherein the first (k + 1) to (2k) transistors are n-channel transistors.
(6)
又は、本発明の一態様は、前記(5)において、第(k+1)乃至第(2k)トランジスタの少なくとも一は、バックゲートを有し、バックゲートに電位を印加することによって、バックゲートを有するトランジスタのしきい値電圧をシフトさせることを特徴とする半導体装置である。
(6)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in the above (5), at least one of the first (k + 1) to (2k) transistors has a back gate, and the back gate is provided by applying a potential to the back gate. It is a semiconductor device characterized by shifting the threshold voltage of a transistor.
(7)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(6)のいずれか一において、第4回路は、第(2k+1)乃至第(3k)トランジスタを有し、第(2k+h)トランジスタの第1端子は、第h出力端子と電気的に接続され、第(2k+1)乃至第(3k)トランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置である。
(7)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in any one of the above (1) to (6), the fourth circuit has the first (2k + 1) to the (3k) transistor and the first (2k + h) transistor. The terminal is electrically connected to the hth output terminal, and the gates of the first (2k + 1) to (3k) transistors are electrically connected to each other.
(8)
又は、本発明の一態様は、前記(7)において、第(2k+1)乃至第(3k)トランジスタは、pチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置である。
(8)
Alternatively, one aspect of the present invention is the semiconductor device according to (7) above, wherein the (2k + 1) to (3k) third transistors are p-channel transistors.
(9)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(8)のいずれか一において、第5回路は、第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタを有し、第(3k+h)トランジスタの第1端子は、第(k+h)出力端子と電気的に接続され、第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置である。
(9)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in any one of the above (1) to (8), the fifth circuit has the first (3k + 1) to the (4k) transistor and the first (3k + h) transistor. The terminal is a semiconductor device characterized in that it is electrically connected to a third (k + h) output terminal, and the respective gates of the third (3k + 1) to (4k) transistors are electrically connected to each other.
(10)
又は、本発明の一態様は、前記(9)において、第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置である。
(10)
Alternatively, one aspect of the present invention is the semiconductor device according to (9) above, wherein the (3k + 1) to (4k) transistors are n-channel transistors.
(11)
又は、本発明の一態様は、前記(10)において、第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタの少なくとも一は、バックゲートを有し、バックゲートに電位を印加することによって、バックゲートを有するトランジスタのしきい値電圧をシフトさせることを特徴とする半導体装置である。
(11)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in the above (10), at least one of the (3k + 1) to (4k) transistors has a back gate, and the back gate is provided by applying a potential to the back gate. It is a semiconductor device characterized by shifting the threshold voltage of a transistor.
(12)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(11)のいずれか一において、第2回路は、行方向に(2k)個、列方向に(2k)個、合計(4k2)個の第(4k+1)トランジスタを有し、第2回路の第j列目(jは1以上(2k)以下の整数)には、(2k)個の第(4k+1)トランジスタが直列に接続され、第2回路の第j列目、かつ第k行目の第(4k+1)トランジスタと、第2回路の第j列目、かつ第(k+1)行目の第(4k+1)トランジスタと、の接続部分を第jノードとし、第2回路の第(k+h)行目、かつ第1乃至第k列の第(4k+1)トランジスタのそれぞれのゲートは、第h配線と電気的に接続され、第2回路の第h行目、かつ第(k+1)乃至第(2k)列の第(4k+1)トランジスタのそれぞれのゲートは、第h出力端子と電気的に接続され、第2回路の第h列目、かつ第1乃至第(k+1-h)行の第(4k+1)トランジスタのそれぞれのゲートは、第hノードと電気的に接続され、第2回路の第h行目、かつ第(k+1-h)乃至第k列の第(4k+1)トランジスタのそれぞれのゲートは、第h出力端子と電気的に接続され、第2回路の第(k+h)列目、かつ第(2k+1-h)乃至第(2k)行の第(4k+1)トランジスタのそれぞれのゲートは、第(k+h)ノードと電気的に接続され、第2回路の第(k+h)行目、かつ第(k+1)乃至第(2k+1-h)列の第(4k+1)トランジスタのそれぞれのゲートは、第(k+h)出力端子と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置である。
(12)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in any one of the above (1) to (11), the number of the second circuits is (2k) in the row direction and (2k) in the column direction, for a total of (4k 2 ). (4k + 1) transistors are provided, and (2k) th (4k + 1) transistors are connected in series to the jth column (j is an integer of 1 or more (2k) or less) of the second circuit. The connection portion between the jth column and kth row (4k + 1) transistor of the second circuit and the jth column and (k + 1) th row (4k + 1) transistor of the second circuit is the first. As a j node, each gate of the second (k + h) th row of the second circuit and the first (4k + 1) transistor of the first to kth columns is electrically connected to the hth wiring, and the second h of the second circuit. The gates of the first (4k + 1) transistors in the rows and the first (k + 1) to (2k) columns are electrically connected to the h output terminal, and are in the hth column of the second circuit and the first to first gates. Each gate of the (4k + 1) transistor in the first (k + 1-h) row is electrically connected to the h node, and is in the hth row of the second circuit and in the (k + 1-h) to kth columns. Each gate of the first (4k + 1) transistor is electrically connected to the hth output terminal, and is in the (k + h) th column of the second circuit and in the first (2k + 1-h) to (2k) rows (4k + 1). ) Each gate of the transistor is electrically connected to the (k + h) node, and is the first (4k + 1) transistor in the second (k + h) row and the (k + 1) to (2k + 1-h) columns of the second circuit. Each gate of is a semiconductor device characterized by being electrically connected to a (k + h) th output terminal.
(13)
又は、本発明の一態様は、前記(12)において、第2回路の第j列目、かつ第1乃至第k行の第(4k+1)トランジスタは、pチャネル型トランジスタであり、第2回路の第j列目、かつ第(k+1)乃至第(2k)行の第(4k+1)トランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置である。
(13)
Alternatively, in one aspect of the present invention, in the above (12), the jth column of the second circuit and the (4k + 1) th transistor in the first to kth rows are p-channel type transistors, and the second circuit has one embodiment. The j-th column and the (4k + 1) th transistor in the (k + 1) to (2k) th rows is a semiconductor device characterized by being an n-channel transistor.
(14)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(13)のいずれか一に記載の半導体装置を有する駆動回路と、表示部と、を有する表示装置である。
(14)
Alternatively, one aspect of the present invention is a display device including a drive circuit having the semiconductor device according to any one of (1) to (13) above and a display unit.
(15)
又は、本発明の一態様は、前記(14)において、タッチセンサと、タッチセンサ駆動回路と、タッチセンサ検出回路と、を有する表示装置である。
(15)
Alternatively, one aspect of the present invention is the display device having the touch sensor, the touch sensor drive circuit, and the touch sensor detection circuit in the above (14).
(16)
又は、本発明の一態様は、前記(14)又は前記(15)に記載の表示装置と、筐体と、を有する電子機器である。
(16)
Alternatively, one aspect of the present invention is an electronic device having the display device according to the above (14) or the above (15) and a housing.
本発明の一態様によって、新規な半導体装置を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、新規な半導体装置を有する表示装置、又は表示モジュールを提供することができる。又は、本発明の一態様によって、新規な半導体装置を有する表示装置、又は表示モジュールを使用した電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、新規な半導体装置を有する表示装置、又は表示モジュールを有するシステムを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, a novel semiconductor device can be provided. Alternatively, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device or a display module having a novel semiconductor device. Alternatively, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device having a novel semiconductor device or an electronic device using a display module. Alternatively, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device having a novel semiconductor device or a system having a display module.
又は、本発明の一態様によって、消費電力を低減した半導体装置、該半導体装置を有する表示装置、又は該半導体装置を有する表示モジュールを提供することができる。又は、本発明の一態様によって、視認性に優れた表示装置、又は表示モジュールを提供することができる。又は、本発明の一態様によって、表示品位が良好な表示装置、又は表示モジュールを提供することができる。 Alternatively, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having reduced power consumption, a display device having the semiconductor device, or a display module having the semiconductor device. Alternatively, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device or a display module having excellent visibility. Alternatively, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device or a display module having good display quality.
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。 The effect of one aspect of the present invention is not limited to the effects listed above. The effects listed above do not preclude the existence of other effects. The other effects are the effects not mentioned in this item, which are described below. Effects not mentioned in this item can be derived from the description in the specification, drawings, etc. by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions. In addition, one aspect of the present invention has at least one of the above-listed effects and other effects. Therefore, one aspect of the present invention may not have the effects listed above in some cases.
「電子機器」、「電子部品」、「モジュール」、「半導体装置」の記載について説明する。一般的に、「電子機器」とは、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、タブレット端末、電子書籍端末、ウェアラブル端末、AV機器(AV;Audio Visual)、電化製品、住宅設備機器、業務用設備機器、デジタルサイネージ、自動車、又は、システムを有する電気製品などをいう場合がある。また、「電子部品」、又は「モジュール」とは、電子機器が有するプロセッサ、記憶装置、センサ、バッテリ、表示装置、発光装置、インターフェース機器、RFタグ(RF;Radio Frequency)、受信装置、送信装置などをいう場合がある。また、「半導体装置」とは、半導体素子を用いた装置、又は、電子部品又はモジュールが有する、半導体素子を適用した駆動回路、制御回路、論理回路、信号生成回路、信号変換回路、電位レベル変換回路、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路、記憶回路、メモリセル、表示回路、表示画素などをいう場合がある。 The description of "electronic device", "electronic component", "module", and "semiconductor device" will be described. Generally, "electronic equipment" means, for example, personal computers, mobile phones, tablet terminals, electronic book terminals, wearable terminals, AV equipment (AV; Audio Visual), electrical appliances, housing equipment, commercial equipment, and the like. It may refer to digital signage, automobiles, or electrical products having a system. Further, the "electronic component" or "module" is a processor, a storage device, a sensor, a battery, a display device, a light emitting device, an interface device, an RF tag (RF; Radio Frequency), a receiving device, and a transmitting device of the electronic device. And so on. Further, the "semiconductor device" is a device using a semiconductor element, or a drive circuit, a control circuit, a logic circuit, a signal generation circuit, a signal conversion circuit, and a potential level conversion to which a semiconductor element is applied, which is possessed by an electronic component or a module. It may refer to a circuit, a voltage source, a current source, a switching circuit, an amplification circuit, a storage circuit, a memory cell, a display circuit, a display pixel, or the like.
また、本明細書において、酸化物半導体をOS(Oxide Semiconductor)と表記する場合がある。そのため、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタをOSトランジスタという場合がある。 Further, in this specification, an oxide semiconductor may be referred to as an OS (Oxide Semiconductor). Therefore, a transistor having an oxide semiconductor in the channel forming region may be referred to as an OS transistor.
(実施の形態1)
本実施の形態では、ソースドライバ回路、及び該ソースドライバ回路が有するバイアスジェネレータについて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, the source driver circuit and the bias generator included in the source driver circuit will be described.
<ソースドライバ回路>
図1に本発明の一態様に係るソースドライバ回路の一例を示す。ソースドライバ回路100は、LVDSレシーバ110(Low Voltage DifferentialSignaling)と、シリアルパラレル変換回路120と、シフトレジスタ回路130と、ラッチ回路140と、レベルシフタ回路150と、パストランジスタ論理回路160と、抵抗ストリング回路170と、外部補正回路180と、BGR回路190(Band Gap Reference)と、バイアスジェネレータ200と、バッファアンプ300と、を有している。なお、図1では、ソースドライバ回路100は、バイアスジェネレータ200を2つ有している。
<Source driver circuit>
FIG. 1 shows an example of a source driver circuit according to one aspect of the present invention. The
LVDSレシーバ110は、外部のホストプロセッサと電気的に接続されている。LVDSレシーバ110は、該ホストプロセッサからのビデオ信号を受信する機能と、差動信号をシングルエンドの信号に変換して、シリアルパラレル変換回路120に該信号を送信する機能と、を有する。上述の動作は、LVDSレシーバ110が駆動状態であるときに行われるものとする。図1では、ビデオ信号として、アナログ電圧信号DA,DB0、アナログ電圧信号DA,DB1、アナログ電圧信号DA,DB2、アナログ電圧信号DA,DB3、アナログ電圧信号DA,DB4、アナログ電圧信号DA,DB5、アナログ電圧信号DA,DB6、及びアナログ電圧信号DA,DB7がLVDSレシーバ110に入力される。なお、LVDSレシーバ110は、クロック信号CLOCK及びクロック信号CLOCKBの入力により、逐次動作が行われ、また、LVDSレシーバ110は、スタンバイ信号STBYにより、駆動状態からスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができる。なお、クロック信号CLOCKBは、クロック信号CLOCKの反転信号である。
The
シリアルパラレル変換回路120は、LVDSレシーバ110と電気的に接続されている。シリアルパラレル変換回路120は、LVDSレシーバ110からのシングルエンドの信号を受信する機能を有する。シリアルパラレル変換回路120は、シングルエンドの信号をパラレル信号に変換して、BUS[127:0]の信号として内部バスに送信する。
The serial-
シフトレジスタ回路130は、シリアルパラレル変換回路120と電気的に接続され、ラッチ回路140はシフトレジスタ回路130と電気的に接続されている。シフトレジスタ回路130は、シリアルパラレル変換回路120と同期して、内部バス上のデータを各信号線(データ線とも呼ぶ)のラッチ回路140に格納するタイミングを指定する機能を有する。
The
レベルシフタ回路150は、ラッチ回路140と電気的に接続されている。レベルシフタ回路150は、ラッチ回路140に全ての信号線のデータが格納されたときに、それぞれのデータをレベルシフトする機能を有する。
The
パストランジスタ論理回路160は、レベルシフタ回路150と、抵抗ストリング回路170と電気的に接続されている。なお、パストランジスタ論理回路160と抵抗ストリング回路170によってDAC(Digital to Analog Converter)が構成される。抵抗ストリング回路170には、8ビットの信号(図1ではVR0-VR255と記載)が入力され、該信号に応じた電位をパストランジスタ論理回路160に出力する。パストランジスタ論理回路160は、該電位の供給によって、レベルシフトされた各データをデジタルアナログ変換する機能を有する。
The pass
バッファアンプ300は、パストランジスタ論理回路160と電気的に接続されている。バッファアンプ300は、デジタルアナログ変換されたデータを増幅して、データ信号として増幅されたデータ(図1ではS[2159:0]と記載)を画素アレイに送信する機能を有する。
The
BGR回路190は、ソースドライバ回路100を駆動するための基準となる電圧を生成する機能を有する。BGR回路190は、バイアスジェネレータの一方及び他方のそれぞれと電気的に接続されている。
The
バイアスジェネレータ200の一方は、BGR回路190と、バッファアンプ300と、に電気的に接続されている。バイアスジェネレータ200の一方は、BGR回路190で生成した基準となる電圧から、バッファアンプ300を動作させるためのバイアス電圧を生成する機能を有する。また、この動作は、バイアスジェネレータ200が駆動状態であるときに行われるものとする。なお、バイアスジェネレータ200の一方には、LVDSレシーバ110と同じタイミングでスタンバイ信号STBYが入力され、この信号によって、バイアスジェネレータ200の一方を駆動状態からスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができる。
One of the
バイアスジェネレータ200の他方は、外部補正回路180に電気的に接続されている。バイアスジェネレータ200の他方は、BGR回路190で生成した基準となる電圧から、外部補正回路180を動作させるためのバイアス電圧を生成する機能を有する。なお、外部補正回路180を動作させる必要が無いとき、バイアスジェネレータ200の他方には、スタンバイ信号CMSTBYが送信され、この信号によって、バイアスジェネレータ200の他方を駆動状態からスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができる。
The other side of the
外部補正回路180は、画素が有するトランジスタと電気的に接続されている。画素アレイにおいて、それぞれの画素トランジスタに電圧電流特性のバラツキが存在する場合、その表示装置に映す画像に対して影響を与えるため、表示装置の表示品位の低下を引き起こす要因となる。外部補正回路180は、該画素トランジスタに流れる電流量を計測して、該電流量に応じて該画素トランジスタに流れる電流量を適切にする機能を有する。なお、外部補正回路180には、セット信号CMSETが入力され、この信号によって、外部補正回路180の初期化が行われる。また、外部補正回路180には、クロック信号CMCLKが入力され、この信号によって外部補正回路180が動作する。また、外部補正回路180には、画素回路が有するトランジスタからの信号(図1ではS[719:0]と記載)が入力され、外部補正回路180によって参照電位VREF1、及び参照電位VREF2を比較の基準とした画像補正に関する判定が行われる。その補正に関する判定結果を、出力信号としてCMOUT[11:0]がソースドライバ回路100の外部にあるイメージプロセッサに送信される。該イメージプロセッサはCMOUT[11:0]の内容に基づいて、映像データの補正を行う。
The
なお、本発明の一態様は、図1に示すソースドライバ回路100に限定せず、外部補正回路180を有する構成でなくてもよい。例えば、外部補正回路180の代わりに、画素アレイが有するそれぞれの画素に補正回路を設ける構成であってもよい。
Note that one aspect of the present invention is not limited to the
<バイアスジェネレータ200A>
次に、図1のソースドライバ回路100に適用できるバイアスジェネレータ200の回路構成について説明する。
<
Next, the circuit configuration of the
図2に本発明の一態様のバイアスジェネレータを示す。バイアスジェネレータ200Aは、回路201、及び回路202を有する。
FIG. 2 shows a bias generator according to one aspect of the present invention. The
回路201は、一、又は複数の配線VRLによって、回路202と電気的に接続されている。また、回路201は、配線L0と電気的に接続されている。また、回路201は、低レベル電位を与える配線GNDLと電気的に接続されている。
回路202は、複数の配線VBLと電気的に接続されている。また、回路202は、高レベル電位を与える配線VDDLと電気的に接続されている。また、回路202は、低レベル電位を与える配線GNDLと電気的に接続されている。
The
回路201は、配線L0から電流が供給されることによって、該電流に応じた電位を生成して、該電位を出力する機能を有する。該電位は、配線VRLの本数分生成され、配線VRLに印加される。なお、配線VRLが複数の場合、配線VRLに印加される該電位は、配線VRL毎に異なる値であるものとする。
The
回路202は、配線VRLに印加された電位、配線VDDLから与えられる高レベル電位、及び配線GNDLから与えられる低レベル電位によって、複数のバイアス電圧を生成して、出力する機能を有する。該バイアス電圧は、配線VBLの本数分生成され、配線VBLに印加される。なお、配線VBLに印加される該バイアス電圧は、配線VBL毎に異なる値であるものとする。
The
配線VBLは、バッファアンプ300、又は、外部補正回路180と電気的に接続され、回路202で生成したバイアス電圧は、バッファアンプ300、又は、外部補正回路180に印加される。
The wiring VBL is electrically connected to the
なお、それぞれのバイアス電圧は、配線GNDLから与えられる低レベル電位以上、かつ配線VDDLから与えられる高レベル電位以下の電位である。 Each bias voltage is a potential equal to or higher than the low level potential given by the wiring GNDL and lower than or lower than the high level potential given by the wiring VDDL.
なお、配線L0から与えられる電流は、BGR回路190から出力される定電流である。
The current given from the wiring L0 is a constant current output from the
<<具体例1>>
ここで、バイアスジェネレータ200Aを実現するための具体的な回路の一例を、バイアスジェネレータ200A1として、図3に示す。
<< Specific Example 1 >>
Here, an example of a specific circuit for realizing the
回路201は、トランジスタRT1及びトランジスタRT2を有し、回路202は、トランジスタTr[1,1]と、トランジスタTr[2,1]と、トランジスタTr[3,1]と、トランジスタTr[4,1]と、トランジスタTr[1,2]と、トランジスタTr[2,2]と、トランジスタTr[3,2]と、トランジスタTr[4,2]と、トランジスタTr[1,3]と、トランジスタTr[2,3]と、トランジスタTr[3,3]と、トランジスタTr[4,3]と、トランジスタTr[1,4]と、トランジスタTr[2,4]と、トランジスタTr[3,4]と、トランジスタTr[4,4]と、を有している。なお、トランジスタTr[1,1]と、トランジスタTr[1,2]と、トランジスタTr[1,3]と、トランジスタTr[1,4]と、トランジスタTr[2,1]と、トランジスタTr[2,2]と、トランジスタTr[2,3]と、トランジスタTr[2,4]と、は、pチャネル型トランジスタであり、トランジスタTr[3,1]と、トランジスタTr[3,2]と、トランジスタTr[3,3]と、トランジスタTr[3,4]と、トランジスタTr[4,1]と、トランジスタTr[4,2]と、トランジスタTr[4,3]と、トランジスタTr[4,4]と、は、nチャネル型トランジスタである。また、配線VRLは複数の配線として、配線VRL1及び配線VRL2で構成されているものとする。また、配線VBLは複数の配線として、配線L1乃至配線L4で構成されているものとする。
The
回路201の内部の接続構成について説明する。トランジスタRT1の第1端子は、配線L0と電気的に接続され、トランジスタRT1のゲートは配線L0と電気的に接続され、トランジスタRT1の第1端子は配線VRL1と電気的に接続されている。トランジスタRT2の第1端子は、トランジスタRT1の第2端子と電気的に接続され、トランジスタRT2のゲートは、トランジスタRT2の第1端子と電気的に接続され、トランジスタRT2の第2端子は、配線GNDLと電気的に接続され、トランジスタRT2の第1端子は、配線VRL2と電気的に接続されている。
The internal connection configuration of the
つまり、トランジスタRT1及びトランジスタRT2は、それぞれダイオード接続となっている。配線L0の電位が低レベル電位よりも高いとき、配線L0からの電流は、トランジスタRT1及びトランジスタRT2を介して、配線GNDLに流れる。 That is, the transistor RT1 and the transistor RT2 are respectively diode-connected. When the potential of the wiring L0 is higher than the low level potential, the current from the wiring L0 flows to the wiring GNDL via the transistor RT1 and the transistor RT2.
回路202の内部の接続構成について説明する。トランジスタTr[1,j](jは1以上4以下の整数)の第1端子は、配線VDDLと電気的に接続されている。トランジスタTr[1,j]の第2端子は、トランジスタTr[2,j]の第1端子と電気的に接続され、トランジスタTr[2,j]の第2端子は、トランジスタTr[3,j]の第1端子と電気的に接続され、トランジスタTr[3,j]の第2端子は、トランジスタTr[4,j]の第1端子と電気的に接続されている。また、トランジスタTr[2,1]の第2端子と、トランジスタTr[3,1]の第1端子との接続部をノードN1とし、トランジスタTr[2,2]の第2端子と、トランジスタTr[3,2]の第1端子との接続部をノードN2とし、トランジスタTr[2,3]の第2端子と、トランジスタTr[3,3]の第1端子との接続部をノードN3とし、トランジスタTr[2,4]の第2端子と、トランジスタTr[3,4]の第1端子との接続部をノードN4とする。
The internal connection configuration of the
トランジスタTr[4,j]の第2端子は、配線GNDLと電気的に接続されている。トランジスタTr[3,1]のゲート及びトランジスタTr[3,2]のゲートは、配線VRL1と電気的に接続され、トランジスタTr[4,1]のゲート及びトランジスタTr[4,2]のゲートは、配線VRL2と電気的に接続されている。 The second terminal of the transistor Tr [4, j] is electrically connected to the wiring GNDL. The gate of the transistor Tr [3,1] and the gate of the transistor Tr [3,2] are electrically connected to the wiring VRL1, and the gate of the transistor Tr [4,1] and the gate of the transistor Tr [4,2] are , Electrically connected to the wiring VRL2.
ノードN1は、トランジスタTr[1,1]のゲートと、トランジスタTr[2,1]乃至トランジスタTr[2,4]のそれぞれのゲートと、配線L3と、に電気的に接続され、ノードN2は、トランジスタTr[1,2]乃至トランジスタTr[1,4]のそれぞれのゲートと、配線L4と、に電気的に接続されている。ノードN3は、トランジスタTr[4,3]のゲートと、配線L1と、に電気的に接続され、ノードN4は、トランジスタTr[3,3]のゲートと、トランジスタTr[3,4]のゲートと、配線L2と、に電気的に接続されている。 The node N1 is electrically connected to the gate of the transistor Tr [1,1], each gate of the transistor Tr [2,1] to the transistor Tr [2,4], and the wiring L3, and the node N2 is connected to the wiring L3. , Each gate of the transistor Tr [1, 2] to the transistor Tr [1, 4] is electrically connected to the wiring L4. The node N3 is electrically connected to the gate of the transistor Tr [4,3] and the wiring L1, and the node N4 is the gate of the transistor Tr [3,3] and the gate of the transistor Tr [3,4]. And the wiring L2 are electrically connected to each other.
<<動作例>>
次に、バイアスジェネレータ200A1の動作について説明する。
<< Operation example >>
Next, the operation of the bias generator 200A1 will be described.
バイアスジェネレータ200A1が動作する際、BGR回路190から配線L0を介して電位Vaが印加される。これにより、回路201では、配線L0から、トランジスタRT1及びトランジスタRT2を介して、配線GNDLに電流IREFが流れるものとする。このとき、トランジスタRT2の第2端子に印加される電位はVbであるものとする。つまり、電位Vbは、低レベル電位よりも大きく、電位Vaよりも小さい電位である。
When the bias generator 200A1 operates, the potential Va is applied from the
電位Vaは、配線VRL1を介して、トランジスタTr[3,1]のゲート及びトランジスタTr[3,2]のゲートに印加される。また、電位Vbは、配線VRL2を介して、トランジスタTr[4,1]のゲート及びトランジスタTr[4,2]のゲートに印加される。これにより、トランジスタTr[3,1]、トランジスタTr[3,2]、トランジスタTr[4,1]、及びトランジスタTr[4,2]は導通状態となる。このため、ノードN1から、トランジスタTr[3,1]及びトランジスタTr[4,1]を介して、配線GNDLに電流が流れるため、ノードN1に低レベル電位よりも高い電位が生じる。同様に、ノードN2から、トランジスタTr[3,2]及びトランジスタTr[4,2]を介して、配線GNDLに電流が流れるため、ノードN2に低レベル電位よりも高い電位が生じる。 The potential Va is applied to the gate of the transistor Tr [3,1] and the gate of the transistor Tr [3,2] via the wiring VRL1. Further, the potential Vb is applied to the gate of the transistor Tr [4,1] and the gate of the transistor Tr [4,2] via the wiring VRL2. As a result, the transistor Tr [3,1], the transistor Tr [3,2], the transistor Tr [4,1], and the transistor Tr [4,2] are in a conductive state. Therefore, since a current flows from the node N1 to the wiring GNDL via the transistor Tr [3,1] and the transistor Tr [4,1], a potential higher than the low level potential is generated in the node N1. Similarly, since a current flows from the node N2 to the wiring GNDL via the transistor Tr [3,2] and the transistor Tr [4,2], a potential higher than the low level potential is generated in the node N2.
ここで、トランジスタTr[1,1]のゲート、トランジスタTr[2,1]乃至トランジスタTr[2,4]のゲートには、ノードN1の電位が印加される。このため、トランジスタTr[1,1]及びトランジスタTr[2,1]は導通状態となり、配線VDDLから、トランジスタTr[1,1]及びトランジスタTr[2,1]を介して、ノードN1に電流が流れる。そして、トランジスタTr[3,1]及びトランジスタTr[4,1]も導通状態となっているので、この結果、ノードN1の電位は、時間経過で一定の電位VBIAS3に収束し、配線L3からVBIAS3が出力される。 Here, the potential of the node N1 is applied to the gate of the transistor Tr [1,1] and the gate of the transistor Tr [2,1] to the transistor Tr [2,4]. Therefore, the transistor Tr [1,1] and the transistor Tr [2,1] are in a conductive state, and a current is applied from the wiring VDDL to the node N1 via the transistor Tr [1,1] and the transistor Tr [2,1]. Flows. Since the transistor Tr [3,1] and the transistor Tr [4,1] are also in a conductive state, as a result, the potential of the node N1 converges to a constant potential VBIAS3 over time, and from the wiring L3. V BIAS 3 is output.
また、ノードN2の電位は、トランジスタTr[1,2]乃至トランジスタTr[1,4]のそれぞれのゲートの電位と等しくなり、加えて、トランジスタTr[1,2]乃至トランジスタTr[1,4]のそれぞれの第1端子の電位は高レベル電位になっているので、トランジスタTr[1,2]乃至トランジスタTr[1,4]のサイズが等しい場合、それぞれのトランジスタに流れる電流は等しくなる。また、トランジスタTr[1,2]乃至トランジスタTr[1,4]のそれぞれの第2端子の電位も互いに等しくなる。 Further, the potential of the node N2 becomes equal to the potential of each gate of the transistor Tr [1, 2] to the transistor Tr [1, 4], and in addition, the potential of the transistor Tr [1, 2] to the transistor Tr [1, 4] is equal to the potential of each gate. ], Since the potential of each first terminal is a high level potential, when the sizes of the transistors Tr [1, 2] to the transistors Tr [1, 4] are the same, the currents flowing through the respective transistors are the same. Further, the potentials of the second terminals of the transistors Tr [1, 2] to the transistors Tr [1, 4] are also equal to each other.
また、ノードN1の電位は、トランジスタTr[2,2]乃至トランジスタTr[2,4]のそれぞれのゲートの電位と等しくなる。トランジスタTr[2,2]乃至トランジスタTr[2,4]のそれぞれの第1端子の電位は互いに等しいため、トランジスタTr[2,2]乃至トランジスタTr[2,4]のサイズが等しい場合、トランジスタTr[2,2]乃至トランジスタTr[2,4]のそれぞれに流れる電流は等しくなり、トランジスタTr[2,2]乃至トランジスタTr[2,4]のそれぞれの第2端子の電位は互いに一時的に等しくなる。そして、トランジスタTr[3,2]及びトランジスタTr[4,2]も導通状態となっているので、ノードN2の電位は、時間経過で一定の電位VBIAS4に収束し、配線L4からVBIAS4が出力される。 Further, the potential of the node N1 becomes equal to the potential of each gate of the transistor Tr [2,2] to the transistor Tr [2,4]. Since the potentials of the first terminals of the transistors Tr [2,2] to the transistors Tr [2,4] are equal to each other, if the sizes of the transistors Tr [2,2] to the transistors Tr [2,4] are the same, the transistors The currents flowing through each of the Tr [2,2] to the transistor Tr [2,4] are equal, and the potentials of the second terminals of the transistors Tr [2,2] to the transistor Tr [2,4] are temporary to each other. Is equal to. Since the transistor Tr [3,2] and the transistor Tr [4,2] are also in a conductive state, the potential of the node N2 converges to a constant potential VBIAS4 over time, and the wiring L4 to VBIAS4 It is output.
また、先述したとおり、ノードN1及びノードN2の電位によって、トランジスタTr[1,4]及びトランジスタTr[2,4]が導通状態となるので、配線VDDLから、トランジスタTr[1,4]及びトランジスタTr[2,4]を介して、ノードN4に電流が流れる。このため、ノードN4に高レベル電位よりも低い電位が生じる。トランジスタTr[3,4]のゲート及びトランジスタTr[4,4]のゲートには、ノードN4の電位が印加されるため、トランジスタTr[3,4]及びトランジスタTr[4,4]は導通状態となり、ノードN4から、トランジスタTr[3,4]及びトランジスタTr[4,4]を介して、配線GNDLに電流が流れる。この結果、ノードN4の電位は、時間経過で一定の電位VBIAS2に収束し、配線L2からVBIAS2が出力される。 Further, as described above, since the transistor Tr [1,4] and the transistor Tr [2,4] are in a conductive state due to the potentials of the node N1 and the node N2, the transistor Tr [1,4] and the transistor are connected from the wiring VDDL. A current flows through the node N4 via the Tr [2,4]. Therefore, a potential lower than the high level potential is generated in the node N4. Since the potential of the node N4 is applied to the gate of the transistor Tr [3,4] and the gate of the transistor Tr [4,4], the transistor Tr [3,4] and the transistor Tr [4,4] are in a conductive state. Then, a current flows from the node N4 to the wiring GNDL via the transistor Tr [3,4] and the transistor Tr [4,4]. As a result, the potential of the node N4 converges to a constant potential V BIAS2 over time, and V BIAS2 is output from the wiring L2.
また、先述したとおり、ノードN1及びノードN2の電位によって、トランジスタTr[1,3]及びトランジスタTr[2,3]が導通状態となるので、配線VDDLから、トランジスタTr[1,3]及びトランジスタTr[2,3]を介して、ノードN3に電流が流れる。このため、ノードN3に高レベル電位よりも低い電位が生じる。トランジスタTr[3,4]のゲートの電位は、ノードN3と等しくなるので、トランジスタTr[3,4]は導通状態となる。加えて、トランジスタTr[3,3]のゲートの電位は、ノードN4の電位と等しいので、トランジスタTr[3,3]は、トランジスタTr[3,4]と同様に導通状態となる。従って、ノードN3から、トランジスタTr[3,3]及びトランジスタTr[4,3]に介して、配線GNDLに電流が流れる。この結果、ノードN3の電位は、時間経過で一定の電位VBIAS1に収束し、配線L1からVBIAS1が出力される。 Further, as described above, since the transistor Tr [1,3] and the transistor Tr [2,3] are in a conductive state due to the potentials of the node N1 and the node N2, the transistor Tr [1,3] and the transistor are connected from the wiring VDDL. A current flows through the node N3 via the Tr [2,3]. Therefore, a potential lower than the high level potential is generated in the node N3. Since the potential of the gate of the transistor Tr [3,4] becomes equal to that of the node N3, the transistor Tr [3,4] is in a conductive state. In addition, since the potential of the gate of the transistor Tr [3,3] is equal to the potential of the node N4, the transistor Tr [3,3] is in a conductive state like the transistor Tr [3,4]. Therefore, a current flows from the node N3 to the wiring GNDL via the transistor Tr [3,3] and the transistor Tr [4,3]. As a result, the potential of the node N3 converges to a constant potential V BIAS1 over time, and V BIAS1 is output from the wiring L1.
バイアスジェネレータ200A1は、上記のような原理で、バイアス電圧として、VBIAS1、VBIAS2、VBIAS3、及びVBIAS4を生成して、配線L1乃至配線L4に出力を行う。
The bias generator 200A1 generates V BIAS1 ,
<<具体例2>>
また、バイアスジェネレータの構成は、図3のバイアスジェネレータ200A1の構成に限定せず、別の回路構成としてもよい。例えば、バイアスジェネレータ200A1とは異なるバイアスジェネレータを図4に示す。バイアスジェネレータ200A2は、バイアスジェネレータ200A1の回路201に更にトランジスタを1つ増やし、かつバイアスジェネレータ200A1の回路202に更にトランジスタの数を増やした構成となっている。
<< Specific Example 2 >>
Further, the configuration of the bias generator is not limited to the configuration of the bias generator 200A1 of FIG. 3, and may be another circuit configuration. For example, FIG. 4 shows a bias generator different from the bias generator 200A1. The bias generator 200A2 has a configuration in which one transistor is further added to the
図4のバイアスジェネレータ200A2において、回路201は、トランジスタRT1、トランジスタRT2、及びトランジスタRT3を有する。また、回路202は、トランジスタTr[1,1]乃至トランジスタTr[6,6]を有する。なお、図4に示すトランジスタにおいて、トランジスタRT1、トランジスタRT2、トランジスタRT3、トランジスタTr[1,1]、及びトランジスタTr[6,6]の符号は記載しており、それ以外のトランジスタの符号は省略している。また、配線VRLは複数の配線として、配線VRL1、配線VRL2、及び配線VRL3で構成されているものとする。また、配線VBLは複数の配線として、配線L1、配線L2、配線L3、配線L4、配線L5、及び配線L6で構成されているものとする。
In the bias generator 200A2 of FIG. 4, the
このような回路構成にすることにより、バイアスジェネレータ200A2は、バイアスジェネレータ200A1と同様に、バイアス電圧を生成して、配線L1乃至配線L6に出力を行うことができる。 With such a circuit configuration, the bias generator 200A2 can generate a bias voltage and output it to the wiring L1 to the wiring L6 in the same manner as the bias generator 200A1.
また、バイアス電圧の出力端子数を増減したい場合、バイアスジェネレータ200A1及びバイアスジェネレータ200A2と同様に、回路201及び回路202が有するトランジスタの数を変更して、上記のように構成すればよい。例えば、回路201が有するトランジスタ数をk個(kは1以上の整数)としたときのバイアスジェネレータ200Aを、バイアスジェネレータ200A3として、図5に示す。この場合、回路202を構成するトランジスタは4k2個となり、バイアス電圧の出力端子数(配線VBLの本数)を(2×k)本とすることができる。なお、図5において、回路201を構成するトランジスタは、トランジスタRT[1]乃至トランジスタRT[k]とし、回路202を構成するトランジスタは、トランジスタTr[1,1]乃至トランジスタTr[2k,2k]とし、複数の配線VBLは、配線L[1]乃至配線L[2k]としている。
Further, when it is desired to increase or decrease the number of output terminals of the bias voltage, the number of transistors included in the
なお、図5のバイアスジェネレータ200A3では、回路201、回路202、複数の配線VRL(配線VRL[1]、配線VRL[i](iは1以上k以下の整数)、配線VRL[k])、複数の配線VBL(配線L[1]、配線L[i1](i1は1以上k以下の整数)、配線L[k]、配線L[k+1]、配線L[i2](i2はk+1以上2k以下の整数)、配線L[2k])、配線L0、配線GNDL、配線VDDL、トランジスタRT[1]、トランジスタRT[i]、トランジスタRT[k]、トランジスタTr[1,1]、トランジスタTr[2k,2k]のみ記載しており、それ以外の配線、記号、符号は省略している。
In the bias generator 200A3 of FIG. 5, the
<バイアスジェネレータ200B>
表示装置において、静止画を表示しているとき、ソースドライバ回路100が有するバッファアンプ300の動作を一時的に停止してもよい場合がある。例えば、表示装置の各画素が有するトランジスタにOSトランジスタを適用している場合、OSトランジスタは、良好なスイッチング特性を示し、オフ電流が非常に低いという性質を有するので、書き込まれたデータ信号を長時間保持することができる(詳しくは実施の形態2で後述する)。特に、静止画像のように、2フレーム以上連続して同じ画像を表示する場合において、この原理を利用することで、同じ内容のデータ信号を常に画素回路に伝達せず、画素回路で保持されたデータ信号によって、画像を表示することができる。つまり、データ信号を画素回路に送信する必要がなくなるため、表示装置の消費電力を低減することができる。
<
When displaying a still image on the display device, the operation of the
バイアスジェネレータ200が駆動状態であるとき、バイアスジェネレータ200はバッファアンプ300に対して、バイアス電圧を供給する。表示装置が駆動状態、つまり表示装置に動画など画像を映す場合、高い駆動周波数(例えば、60Hz以上の周波数を指す。)で、画素回路にデータ信号を送信するため、バッファアンプ300、及びバイアスジェネレータ200は常に駆動状態となる。そのため、バッファアンプ300及びバイアスジェネレータ200の消費電力が高くなる傾向がある。一方、表示装置に静止画を映す場合、画像の書き換えを行う必要が無いため、表示装置は、低い駆動周波数(例えば、60Hz未満の周波数を指す。)で動作することができる。表示装置を低い駆動周波数で動作する場合、高い駆動周波数で動作するよりも書き換え回数が少なくなるため、その分、表示画像のデータの書き換えを行わない期間が生じる。この画像のデータの書き換えを行わない期間に、バッファアンプ300、及びバイアスジェネレータ200をスタンバイ状態にする(一時停止する)ことで、表示装置の消費電力を低減することができる。このように、必要でないときにバッファアンプ300やバイアスジェネレータ200などの駆動回路をスタンバイ状態にする(一時停止する)動作を、アイドリングストップ(IDS)駆動と呼ぶ場合がある。
When the
ここでは、バイアスジェネレータ200をスタンバイ状態にすることができる構成について説明する。バイアスジェネレータ200をスタンバイ状態にすることができる構成を図6に示す。バイアスジェネレータ200Bは、バイアスジェネレータ200Aに、回路203乃至回路205を設けた構成となっている。
Here, a configuration that can put the
バイアスジェネレータ200Bは、バイアスジェネレータ200Aの回路201と回路202の間に、回路203が設けられている構成となっている。つまり、回路201は、回路203を介して、回路202と電気的に接続されている。更に、バイアスジェネレータ200Bは、バイアスジェネレータ200Aの回路202と複数の配線VBLの一部との間に、回路204が設けられ、かつバイアスジェネレータ200Aの回路202と複数の配線VBLの残りの配線との間に、回路205が設けられた構成となっている。つまり、回路202は、回路204を介して、複数の配線VBLの一部と電気的に接続され、かつ回路202は、回路205を介して、複数の配線VBLの残りの配線と電気的に接続されている。
The
具体的な接続構成について説明する。回路201は、一、又は複数の配線VRLaによって、回路203と電気的に接続されている。また、回路201は、配線L0と電気的に接続されている。また、回路201は、低レベル電位を与える配線GNDLと電気的に接続されている。
A specific connection configuration will be described. The
回路202は、一、又は複数の配線VRLbによって、回路203と電気的に接続されている。また、回路203は、低レベル電位を与える配線GNDLと電気的に接続され、かつ回路203は、配線STBYLと電気的に接続されている。
The
なお、配線VRLaの配線数は、配線VRLbの配線数と同じとする。 The number of wirings of the wiring VRLa is the same as the number of wirings of the wiring VRLb.
回路202は、一、又は複数の配線VBLと電気的に接続されている。また、回路202は、高レベル電位を与える配線VDDLと電気的に接続されている。また、回路202は、低レベル電位を与える配線GNDLと電気的に接続されている。更に、回路204は、回路202と電気的に接続され、かつ回路205は、回路202と電気的に接続されている。
回路204は、配線STBYL-Bと電気的に接続され、かつ回路204は、高レベル電位を与える配線VDDLと電気的に接続されている。なお、配線STBYL-Bは、配線STBYLへの入力信号の反転信号が入力される構成としてもよい。
The
回路205は、配線STBYLと電気的に接続され、かつ回路205は、低レベル電位を与える配線GNDLと電気的に接続されている。
The
回路201、回路202の詳細な機能については、バイアスジェネレータ200Aで説明した回路201、回路202の記載を参酌する。
For the detailed functions of the
回路203は、配線VRLbに配線VRLaの電位、又は低レベル電位のどちらか一方を出力する機能を有し、配線STBYLから与えられる電位によって、配線VRLbに印加される電位を決める。
The
回路204は、配線VBLの一部の配線に高レベル電位を印加する機能を有しており、配線STBYL-Bから与えられる電位によって、その機能を動作するか否かを決定することができる。具体的には、バイアスジェネレータ200が駆動状態であるとき、回路204に電気的に接続されている配線VBLからは、所定のバイアス電圧が出力され、バイアスジェネレータ200がスタンバイ状態となるとき、回路204に電気的に接続されている配線VBLからは、高レベル電位が出力される。
The
回路205は、配線VBLの残り全ての配線に低レベル電位を印加する機能を有しており、配線STBYLから与えられる電位によって、その機能を動作するか否かを決定することができる。具体的には、バイアスジェネレータ200が駆動状態であるとき、回路205に電気的に接続されている配線VBLからは、所定のバイアス電圧が出力され、バイアスジェネレータ200がスタンバイ状態となるとき、回路205に電気的に接続されている配線VBLからは、低レベル電位が出力される。
The
このような回路構成にすることによって、データ信号の書き換えが必要ない時に動作をスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができるバイアスジェネレータを実現することができる。 With such a circuit configuration, it is possible to realize a bias generator that can put the operation into a standby state (pause) when the data signal does not need to be rewritten.
<<具体例1>>
ここで、バイアスジェネレータ200Bを実現するための具体的な回路の一例をバイアスジェネレータ200B1として、図7に示す。
<< Specific Example 1 >>
Here, an example of a specific circuit for realizing the
バイアスジェネレータ200B1は、バイアスジェネレータ200A1に回路203、回路204、及び回路205を組み込んだ構成となっている。したがって、バイアスジェネレータ200A1と異なる内容に関して説明を行い、バイアスジェネレータ200A1と同じ内容に関する説明は省略する。
The bias generator 200B1 has a configuration in which the
なお、図7のバイアスジェネレータ200B1は、図6に示したバイアスジェネレータ200Bと異なり、回路202に回路204及び回路205を有する構成となっている。回路204及び回路205は、複数の配線VBLと電気的に接続していればよいので、回路202の内部に回路204及び回路205を設けた構成としてもよい。つまり、本発明の一態様は、図6に示したバイアスジェネレータ200Bの構成に限定されず、バイアスジェネレータ200と同様の効果が得られるのであるならば、図6に示したバイアスジェネレータ200Bの構成を適宜変更してもよい。
Note that the bias generator 200B1 of FIG. 7 has a configuration in which the
回路203は、トランジスタST11及びトランジスタST12を有し、回路204は、トランジスタST21及びトランジスタST22を有し、回路205は、トランジスタST31及びトランジスタST32を有している。
The
配線VRLaは複数の配線として、配線VRLa1と、配線VRLa2と、で構成されているものとする。配線VRLbは複数の配線として、配線VRLb1と、配線VRLb2と、で構成されているものとする。 It is assumed that the wiring VRLa is composed of the wiring VRLa1 and the wiring VRLa2 as a plurality of wirings. It is assumed that the wiring VRLb is composed of a wiring VRLb1 and a wiring VRLb2 as a plurality of wirings.
バイアスジェネレータ200B1が有する回路201のトランジスタRT1の第1端子は、配線VRLa1と電気的に接続され、バイアスジェネレータ200B1が有する回路201のトランジスタRT2の第1端子は、配線VRLa2と電気的に接続されている。
The first terminal of the transistor RT1 of the
回路203の内部の接続構成について説明する。トランジスタST11の第1端子は、配線VRLa1と、配線VRLb1と、に電気的に接続され、トランジスタST11のゲートは、配線STBYLと電気的に接続され、トランジスタST11の第2端子は、配線GNDLと電気的に接続されている。トランジスタST12の第1端子は、配線VRLa2と、配線VRLb2と、に電気的に接続され、トランジスタST12のゲートは、配線STBYLと電気的に接続され、トランジスタST12の第2端子は、配線GNDLと電気的に接続されている。
The internal connection configuration of the
バイアスジェネレータ200B1が有する回路202のトランジスタTr[3,1]のゲートは配線VRLb1と電気的に接続され、バイアスジェネレータ200B1が有する回路202のトランジスタTr[3,2]のゲートは配線VRLb1と電気的に接続されている。バイアスジェネレータ200B1が有する回路202のトランジスタTr[4,1]のゲートは配線VRLb2と電気的に接続され、バイアスジェネレータ200B1が有する回路202のトランジスタTr[4,2]のゲートは配線VRLb2と電気的に接続されている。
The gate of the transistor Tr [3,1] of the
回路204の内部の接続構成について説明する。トランジスタST21の第1端子は、配線VDDLと電気的に接続され、トランジスタST21のゲートは、配線STBYL-Bと電気的に接続され、トランジスタST21の第2端子は、配線L4と電気的に接続されている。トランジスタST22の第1端子は、配線VDDLと電気的に接続され、トランジスタST22のゲートは、配線STBYL-Bと電気的に接続され、トランジスタST22の第2端子は、配線L3と電気的に接続されている。
The internal connection configuration of the
回路205の内部の接続構成について説明する。トランジスタST31の第1端子は、配線GNDLと電気的に接続され、トランジスタST31のゲートは、配線STBYLと電気的に接続され、トランジスタST31の第2端子は、配線L2と電気的に接続されている。トランジスタST32の第1端子は、配線GNDLと電気的に接続され、トランジスタST32のゲートは、配線STBYLと電気的に接続され、トランジスタST32の第2端子は、配線L1と電気的に接続されている。
The internal connection configuration of the
<<動作例>>
次に、バイアスジェネレータ200B1の動作例について説明する。なお、バイアスジェネレータ200B1は、バイアスジェネレータ200A1とほぼ同様の動作を行うため、バイアスジェネレータ200B1のバイアスジェネレータ200A1と同様の動作は、バイアスジェネレータ200A1の動作例の記載を参照し、ここでは、回路203乃至回路205が組み込まれたことによる機能及び動作について説明する。
<< Operation example >>
Next, an operation example of the bias generator 200B1 will be described. Since the bias generator 200B1 performs almost the same operation as the bias generator 200A1, the same operation as the bias generator 200A1 of the bias generator 200B1 refers to the description of the operation example of the bias generator 200A1, and here, the
上述したとおり、表示装置において、静止画を表示しているとき、バッファアンプ300の動作、及びバイアスジェネレータ200の動作をスタンバイ状態にする(一時停止する)ことによって、表示装置の消費電力を低減することができる。バイアスジェネレータ200B1は、回路203乃至回路205の動作によって、バイアスジェネレータ200B1の動作をスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができる回路構成となっている。
As described above, when the display device is displaying a still image, the operation of the
バイアスジェネレータ200B1は、配線STBYL及び配線STBYL-Bに適切な電位を印加することによって、駆動状態、又はスタンバイ状態(一時停止)のどちらか一方にすることができる。 The bias generator 200B1 can be in either the drive state or the standby state (pause) by applying an appropriate potential to the wiring STBYL and the wiring STBYL-B.
配線STBYL及び配線STBYL-Bの一方には、高レベル電位が入力され、配線STBYL及び配線STBYL-Bの他方には、低レベル電位が入力される。なお、ここでいう高レベル電位とは、トランジスタST11、トランジスタST12、トランジスタST31、及びトランジスタST32のそれぞれを導通状態にするのに十分に高い電位であるとし、ここでいう低レベル電位とは、トランジスタST21及びトランジスタST22のそれぞれを導通状態にするのに十分に低い電位であるとする。 A high level potential is input to one of the wiring STBYL and the wiring STBYL-B, and a low level potential is input to the other of the wiring STBYL and the wiring STBYL-B. The high level potential here is a potential sufficiently high to make each of the transistor ST11, the transistor ST12, the transistor ST31, and the transistor ST32 in a conductive state, and the low level potential here is a transistor. It is assumed that the potentials are sufficiently low to make each of ST21 and the transistor ST22 conductive.
バイアスジェネレータ200B1を動作する場合、配線STBYLに低レベル電位を印加し、配線STBYL-Bに高レベル電位を印加する。これにより、トランジスタST11、トランジスタST12、トランジスタST21、トランジスタST22、トランジスタST31、及びトランジスタST32を非導通状態にすることができる。つまり、バイアスジェネレータ200B1は、配線STBYLに低レベル電位を印加し、かつ配線STBYL-Bに高レベル電位を印加することで、バイアスジェネレータ200A1と同様の動作を行うことができる。 When operating the bias generator 200B1, a low level potential is applied to the wiring STBYL and a high level potential is applied to the wiring STBYL-B. As a result, the transistor ST11, the transistor ST12, the transistor ST21, the transistor ST22, the transistor ST31, and the transistor ST32 can be brought into a non-conducting state. That is, the bias generator 200B1 can perform the same operation as the bias generator 200A1 by applying a low level potential to the wiring STBYL and applying a high level potential to the wiring STBYL-B.
バイアスジェネレータ200B1をスタンバイ状態にする(一時停止する)場合、配線STBYLに高レベル電位を印加し、配線STBYL-Bに低レベル電位を印加する。これにより、トランジスタST11、トランジスタST12、トランジスタST21、トランジスタST22、トランジスタST31、及びトランジスタST32を導通状態にすることができる。つまり、配線L0、配線VRLa1、配線VRLa2、配線VRLb1、配線VRLb2、配線L1、及び配線L2の電位をそれぞれ低レベル電位にし、配線L3、及び配線L4の電位を高レベル電位にすることができる。 When the bias generator 200B1 is put into the standby state (pause), a high level potential is applied to the wiring STBYL and a low level potential is applied to the wiring STBYL-B. As a result, the transistor ST11, the transistor ST12, the transistor ST21, the transistor ST22, the transistor ST31, and the transistor ST32 can be brought into a conductive state. That is, the potentials of the wiring L0, the wiring VRLa1, the wiring VRLa2, the wiring VRLb1, the wiring VRLb2, the wiring L1, and the wiring L2 can be set to low level potentials, and the potentials of the wiring L3 and the wiring L4 can be set to high level potentials.
よって、回路201において、トランジスタRT1及びトランジスタRT2が非導通状態となるので、BGR回路190から供給される電流IREFによって、電位Va及び電位Vbは生成されなくなる。また、回路202において、トランジスタTr[1,1]乃至トランジスタTr[4,4]の全てが非導通状態となるので、バイアス電圧VBIAS1、VBIAS2、VBIAS3、VBIAS4が生成されなくなる。そして、回路204、回路205の回路構成によって、配線L1、及び配線L2には、低レベル電位が出力され、配線L3、及び配線L4には、高レベル電位が出力される。
Therefore, in the
このように配線STBYLに高レベル電位を印加し、配線STBYL-Bに低レベル電位を印加することによって、バイアスジェネレータ200B1をスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができる。また、配線L1、及び配線L2から出力される低レベル電位と、配線L3、及び配線L4から出力される高レベル電位と、をバッファアンプ300に印加することによって、バッファアンプ300もスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができるように、バッファアンプ300を構成してもよい。
By applying the high level potential to the wiring STBYL and applying the low level potential to the wiring STBYL-B in this way, the bias generator 200B1 can be put into a standby state (pause). Further, by applying the low level potential output from the wiring L1 and the wiring L2 and the high level potential output from the wiring L3 and the wiring L4 to the
<<具体例2>>
また、バイアスジェネレータの構成は、図7のバイアスジェネレータ200B1の構成に限定せず、別の回路構成としてもよい。例えば、バイアスジェネレータ200B1とは異なるバイアスジェネレータを図8に示す。バイアスジェネレータ200B2は、バイアスジェネレータ200B1の回路203の設けた位置を変更した回路であり、回路203は、回路201を介して、回路202と電気的に接続されている構成となっている。つまり、バイアスジェネレータ200B2の電気的な接続構成は、バイアスジェネレータ200B1と変わらないため、バイアスジェネレータ200B2は、バイアスジェネレータ200B1と同様に動作、及びスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができる。
<< Specific Example 2 >>
Further, the configuration of the bias generator is not limited to the configuration of the bias generator 200B1 of FIG. 7, and may be another circuit configuration. For example, FIG. 8 shows a bias generator different from the bias generator 200B1. The bias generator 200B2 is a circuit in which the position of the
また、例えば、バイアスジェネレータ200B1の回路203を、回路202の内部に設けた構成としてもよい。その構成を図9に示す。バイアスジェネレータ200B3は、回路202の内部に、バイアスジェネレータ200B3を動作状態及びスタンバイ状態(一時停止状態)にする回路203乃至回路205が設けられた構成となっている。バイアスジェネレータ200B3の電気的な接続構成は、バイアスジェネレータ200B1と変わらないため、バイアスジェネレータ200B3は、バイアスジェネレータ200B1と同様に動作状態、及びスタンバイ状態(一時停止状態)にすることができる。
Further, for example, the
また、例えば、バイアスジェネレータ200A3に、回路203乃至回路205を設けた構成としてもよい。その構成を図10に示す。バイアスジェネレータ200B4は、バイアスジェネレータ200A3の回路201と回路202との電気的接続経路に回路203を挿入し、バイアスジェネレータ200A3の回路202と配線L[k+1]乃至配線L[2k]との電気的接続経路に回路204を挿入し、バイアスジェネレータ200A3の回路202と配線L[1]乃至配線L[k]との電気的接続経路に回路205を挿入した構成となっている。このような構成にすることにより、バイアス電圧の出力端子数(配線VBLの本数)を(2×k)本としたバイアスジェネレータ200を実現することができる。なお、図10において、回路201を構成するトランジスタは、トランジスタRT[1]乃至トランジスタRT[k]とし、回路202を構成するトランジスタは、トランジスタTr[1,1]乃至トランジスタTr[2k,2k]とし、回路203を構成するトランジスタは、トランジスタST1[1]乃至トランジスタST1[k]とし、回路204を構成するトランジスタは、トランジスタST2[1]乃至トランジスタST2[k]とし、回路205を構成するトランジスタは、トランジスタST3[1]乃至トランジスタST3[k]とし、複数の配線VBLは、配線L[1]乃至配線L[2k]としている。
Further, for example, the bias generator 200A3 may be provided with the
なお、図10のバイアスジェネレータ200B4では、回路201、回路202、回路203、回路204、回路205、複数の配線VRL1、複数の配線VRL2、複数の配線VBL、配線L[1]、配線L[i1]、配線L[k]、配線L[k+1]、配線L[i2]、配線L[2k]、配線L0、配線GNDL、配線VDDL、配線STBYL、配線STBYL-B、トランジスタRT[1]、トランジスタRT[i]、トランジスタRT[k]、トランジスタTr[1,1]、トランジスタTr[2k,2k]、トランジスタST1[1]、トランジスタST1[i]、トランジスタST1[k]、トランジスタST2[1]、トランジスタST2[i]、トランジスタST2[k]、トランジスタST3[1]、トランジスタST3[i]、トランジスタST3[k]のみ記載しており、それ以外の配線、記号、符号は省略している。また、回路203のトランジスタST1[1]乃至トランジスタST1[k]のそれぞれの第2端子と電気的に接続されている配線GNDLの符号は省略しており、回路205のトランジスタST3[1]乃至トランジスタST3[k]のそれぞれの第1端子と電気的に接続されている配線GNDLの符号は省略している。
In the bias generator 200B4 of FIG. 10, the
また、例えば、バイアスジェネレータ200B1乃至バイアスジェネレータ200B4において、回路203及び回路205を構成するトランジスタの少なくとも一を、OSトランジスタとしてもよい。OSトランジスタは、スイッチング特性が非常に優れており、オフ電流が極めて小さい特性を有している。バイアスジェネレータ200Bが動作しているとき、回路203及び回路205が有するトランジスタは非導通状態となるが、該トランジスタにOSトランジスタを適用することによって、非導通状態となっている該トランジスタのリーク電流を極めて小さくすることができる。そのため、OSトランジスタを用いることによって、動作が安定したバイアスジェネレータを実現することができる。
Further, for example, in the bias generator 200B1 to the bias generator 200B4, at least one of the transistors constituting the
また、例えば、バイアスジェネレータ200B1乃至バイアスジェネレータ200B4において、回路203及び回路205を構成するトランジスタの少なくとも一を、OSトランジスタとしたとした場合、該OSトランジスタはフロントゲートの他にバックゲートを有する構成であってもよい。その場合のバイアスジェネレータ200Bの構成の例を図11に示す。バイアスジェネレータ200B5は、バイアスジェネレータ200B4の回路203が有するトランジスタST1[1]乃至トランジスタST1[k]をトランジスタSTB1[1]乃至トランジスタSTB1[k]に置き換え、バイアスジェネレータ200B4の回路205が有するトランジスタST3[1]乃至トランジスタST1[k]をトランジスタSTB3[1]乃至トランジスタSTB3[k]に置き換えたものである。なお、図11では、回路203の有するトランジスタは、トランジスタSTB1[1]、トランジスタSTB1[i]、トランジスタSTB1[k]のみ図示しており、それ以外のトランジスタは省略している。また、図11では、回路205の有するトランジスタは、トランジスタSTB3[1]、トランジスタSTB3[i]、トランジスタSTB3[k]のみ図示しており、それ以外のトランジスタは省略している。
Further, for example, in the bias generator 200B1 to the bias generator 200B4, when at least one of the transistors constituting the
トランジスタSTB1[1]乃至トランジスタSTB1[k]のそれぞれのバックゲートは、複数の配線BGLS1と電気的に接続されている。トランジスタSTB3[1]乃至トランジスタSTB3[k]のそれぞれのバックゲートは、複数の配線BGLS2と電気的に接続されている。それ以外の接続構成は、バイアスジェネレータ200B4の記載を参照する。 Each back gate of the transistor STB1 [1] to the transistor STB1 [k] is electrically connected to a plurality of wirings BGLS1. Each back gate of the transistor STB3 [1] to the transistor STB3 [k] is electrically connected to a plurality of wirings BGLS2. For other connection configurations, refer to the description of the bias generator 200B4.
バックゲートを有するOSトランジスタは、バックゲートに任意の電位を印加することによって、該OSトランジスタのしきい値電圧を制御できる機能を有する。そのため、バックゲートに正の電位を印加してOSトランジスタをノーマリーオン状態にすることによって、より大きい電流を流すことができ、バイアスジェネレータの動作を早くすることができる。また、バックゲートに負の電位を印加することによって、OSトランジスタを非導通状態にすることができる(以後、ノーマリーオフ状態と呼ぶ場合がある)。これを利用することで、フロントゲートだけでなく、バックゲートに任意の電位を印加することによって、OSトランジスタの導通状態、非導通状態を制御することができる。なお、バックゲートを有するOSトランジスタとしては、実施の形態7に記載するトランジスタを適用するのが好ましい。 The OS transistor having a back gate has a function of controlling the threshold voltage of the OS transistor by applying an arbitrary potential to the back gate. Therefore, by applying a positive potential to the back gate to bring the OS transistor into a normally-on state, a larger current can flow and the operation of the bias generator can be accelerated. Further, by applying a negative potential to the back gate, the OS transistor can be put into a non-conducting state (hereinafter, may be referred to as a normally off state). By utilizing this, it is possible to control the conduction state and the non-conduction state of the OS transistor by applying an arbitrary potential not only to the front gate but also to the back gate. As the OS transistor having a back gate, it is preferable to apply the transistor described in the seventh embodiment.
<バッファアンプ>
ここで、上述したバイアスジェネレータ200の出力電圧を用いて駆動するバッファアンプ300の構成について説明する。
<Buffer amplifier>
Here, the configuration of the
<<構成例>>
図12に、バイアスジェネレータ200B1乃至バイアスジェネレータ200B3のいずれかの出力電圧を用いて動作するバッファアンプ300の一例を示す。以下のバッファアンプ300の記載では、バイアスジェネレータ200B1と電気的に接続されたものとする。
<< Configuration example >>
FIG. 12 shows an example of a
バッファアンプ300は、入力端子INと、出力端子OUTと、を有し、入力端子INに入力された電位に電位ΔVを上乗せした電位を出力端子OUTに出力する回路である。入力端子INは、パストランジスタ論理回路160と電気的に接続され、入力端子INには、パストランジスタ論理回路160及び抵抗ストリング回路170によってデジタルアナログ変換されたデータ信号(電位)が印加される。なお、電位ΔVは、後述するが、バッファアンプ300に入力されるバイアス電圧によって決められる。
The
バッファアンプ300に接続されている配線L1乃至配線L4は、バイアスジェネレータ200B1と電気的に接続されている配線である。つまり、バイアスジェネレータ200B1で生成されたバイアス電圧VBIAS1、VBIAS2、VBIAS3、VBIAS4はそれぞれ配線L1乃至配線L4を介して、バッファアンプ300に入力される。
The wirings L1 to L4 connected to the
バッファアンプ300に接続されている配線LA1、配線LA2は、バイアスジェネレータ200B1とは別のバイアスジェネレータと電気的に接続されている配線である。つまり、配線LA1、及び配線LA2には配線L1乃至配線L4と同様に、それぞれ異なるバイアス電圧が入力される。
The wiring LA1 and the wiring LA2 connected to the
なお、バイアス電圧の入力についてはバイアスジェネレータを2個使う方法に限定せず、バイアスジェネレータを1個使う方法でもよい。例えば、kの値を3としたバイアスジェネレータ200B4のみを用いて、配線L1乃至配線L4、配線LA1、及び配線LA2にバイアス電圧を入力してもよい。 The input of the bias voltage is not limited to the method of using two bias generators, and a method of using one bias generator may be used. For example, the bias voltage may be input to the wiring L1 to the wiring L4, the wiring LA1, and the wiring LA2 by using only the bias generator 200B4 in which the value of k is 3.
バッファアンプ300は、トランジスタAT1乃至トランジスタAT20と、トランジスタAST1と、トランジスタAST2と、を有している。
The
入力端子INは、トランジスタAT1のゲートと、トランジスタAT3のゲートと、に電気的に接続されている。トランジスタAT1の第1端子は、トランジスタAT2の第1端子と、トランジスタAT5の第1端子と、に電気的に接続され、トランジスタAT1の第2端子は、トランジスタAT13の第1端子と、トランジスタAT14の第1端子と、に電気的に接続されている。トランジスタAT3の第1端子は、トランジスタAT4の第1端子と、トランジスタAT6の第1端子と、に電気的に接続され、トランジスタAT3の第2端子は、トランジスタAT9の第1端子と、トランジスタAT10の第1端子と、に電気的に接続されている。トランジスタAT5の第2端子は、配線GNDLと電気的に接続され、トランジスタAT5のゲートは、配線L1と電気的に接続されている。トランジスタAT6の第2端子は、配線VDDLと電気的に接続され、トランジスタAT6のゲートは、配線L4と電気的に接続されている。トランジスタAT2の第2端子は、トランジスタAT11の第1端子と、トランジスタAT12の第1端子と、に電気的に接続されている。トランジスタAT4の第2端子は、トランジスタAT7の第1端子と、トランジスタAT8の第1端子とに電気的に接続されている。トランジスタAT2のゲートと、トランジスタAT4のゲートは、出力端子OUTと電気的に接続されている。 The input terminal IN is electrically connected to the gate of the transistor AT1 and the gate of the transistor AT3. The first terminal of the transistor AT1 is electrically connected to the first terminal of the transistor AT2 and the first terminal of the transistor AT5, and the second terminal of the transistor AT1 is the first terminal of the transistor AT13 and the transistor AT14. It is electrically connected to the first terminal. The first terminal of the transistor AT3 is electrically connected to the first terminal of the transistor AT4 and the first terminal of the transistor AT6, and the second terminal of the transistor AT3 is the first terminal of the transistor AT9 and the first terminal of the transistor AT10. It is electrically connected to the first terminal. The second terminal of the transistor AT5 is electrically connected to the wiring GNDL, and the gate of the transistor AT5 is electrically connected to the wiring L1. The second terminal of the transistor AT6 is electrically connected to the wiring VDDL, and the gate of the transistor AT6 is electrically connected to the wiring L4. The second terminal of the transistor AT2 is electrically connected to the first terminal of the transistor AT11 and the first terminal of the transistor AT12. The second terminal of the transistor AT4 is electrically connected to the first terminal of the transistor AT7 and the first terminal of the transistor AT8. The gate of the transistor AT2 and the gate of the transistor AT4 are electrically connected to the output terminal OUT.
トランジスタAT7の第2端子は、配線GNDLと電気的に接続され、トランジスタAT9の第2端子は、配線GNDLと電気的に接続され、トランジスタAT11の第2端子は、配線VDDLと電気的に接続され、トランジスタAT13の第2端子は、配線VDDLと電気的に接続されている。トランジスタAT8のゲートとトランジスタAT10のゲートは、配線L2と電気的に接続され、トランジスタAT12のゲートとトランジスタAT14のゲートは、配線L3と電気的に接続されている。トランジスタAT15の第1端子は、トランジスタAT17の第1端子と、トランジスタAT8の第2端子と、トランジスタAT7のゲートと、トランジスタAT9のゲートと、に電気的に接続されている。トランジスタAT15の第2端子は、トランジスタAT17の第2端子と、トランジスタAT12の第2端子と、トランジスタAT11のゲートと、トランジスタAT13のゲートと、に電気的に接続されている。トランジスタAT15のゲートと、トランジスタAT16のゲートは、配線LA1と電気的に接続され、トランジスタAT17のゲートと、トランジスタAT18のゲートは、配線LA2と電気的に接続されている。 The second terminal of the transistor AT7 is electrically connected to the wiring GNDL, the second terminal of the transistor AT9 is electrically connected to the wiring GNDL, and the second terminal of the transistor AT11 is electrically connected to the wiring VDDL. The second terminal of the transistor AT13 is electrically connected to the wiring VDDL. The gate of the transistor AT8 and the gate of the transistor AT10 are electrically connected to the wiring L2, and the gate of the transistor AT12 and the gate of the transistor AT14 are electrically connected to the wiring L3. The first terminal of the transistor AT15 is electrically connected to the first terminal of the transistor AT17, the second terminal of the transistor AT8, the gate of the transistor AT7, and the gate of the transistor AT9. The second terminal of the transistor AT15 is electrically connected to the second terminal of the transistor AT17, the second terminal of the transistor AT12, the gate of the transistor AT11, and the gate of the transistor AT13. The gate of the transistor AT15 and the gate of the transistor AT16 are electrically connected to the wiring LA1, and the gate of the transistor AT17 and the gate of the transistor AT18 are electrically connected to the wiring LA2.
トランジスタAT10の第2端子は、トランジスタAT16の第1端子と、トランジスタAT18の第1端子と、トランジスタAT19のゲートと、トランジスタAST1の第1端子と、に電気的に接続されている。トランジスタAT14の第2端子は、トランジスタAT16の第2端子と、トランジスタAT18の第2端子と、トランジスタAT20のゲートと、トランジスタAST2の第1端子と、に電気的に接続されている。トランジスタAST1のゲートは、配線STBYLと電気的に接続され、トランジスタAST2のゲートは、配線STBYL-Bと電気的に接続されている。 The second terminal of the transistor AT10 is electrically connected to the first terminal of the transistor AT16, the first terminal of the transistor AT18, the gate of the transistor AT19, and the first terminal of the transistor AST1. The second terminal of the transistor AT14 is electrically connected to the second terminal of the transistor AT16, the second terminal of the transistor AT18, the gate of the transistor AT20, and the first terminal of the transistor AST2. The gate of the transistor AST1 is electrically connected to the wiring STBYL, and the gate of the transistor AST2 is electrically connected to the wiring STBYL-B.
図12に示したバッファアンプ300は、表示装置で静止画を表示しているときに、スタンバイ状態にする(一時停止する)ことができる。バッファアンプ300をスタンバイ状態にする(一時停止する)には、バイアスジェネレータ200B1から、配線L1に低レベル電位、配線L2に低レベル電位、配線L3に高レベル電位、配線L4に高レベル電位を供給し、そして配線LA1に低レベル電位、配線LA2に高レベル電位を供給すればよい。特に、配線L1乃至配線L4のそれぞれに所定の電位を与えるには、バイアスジェネレータ200B1において、配線STBYLの電位を高レベル電位とし、配線STBYL-Bの電位を低レベル電位とすればよい。このとき、同時にトランジスタAST1のゲートに高レベル電位が印加され、トランジスタAST2のゲートに低レベル電位が印加されるため、トランジスタAT19のゲートに高レベル電位が印加され、トランジスタAT20のゲートに低レベル電位が印加される。このため、トランジスタAT19とトランジスタAT20は非導通状態となるので、出力端子OUTに電位は出力されなくなる。更に、トランジスタAST1及びトランジスタAST2が導通状態となるので、トランジスタAT19のゲート及びトランジスタAT20のゲートにチャージされた電荷を放電することができる。
The
このようなバイアスジェネレータ、及びバッファアンプを構成することによって、消費電力を低減した表示装置を実現することができる。 By configuring such a bias generator and a buffer amplifier, it is possible to realize a display device with reduced power consumption.
なお、本発明の一態様は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 It should be noted that one aspect of the present invention can be appropriately combined with other embodiments shown in the present specification.
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置について、図13乃至図16を用いて説明を行う。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the display device having the semiconductor device of one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 16.
図13(A)は、本発明の一態様の表示装置の一例を説明するブロック図であり、図13(B)は、本発明の一態様の表示装置が有する画素回路の一例を説明する回路図である。なお、図13の表示装置は、有機ELなどの発光素子を用いた表示装置である。 FIG. 13A is a block diagram illustrating an example of a display device according to an aspect of the present invention, and FIG. 13B is a circuit illustrating an example of a pixel circuit included in the display device according to an aspect of the present invention. It is a figure. The display device of FIG. 13 is a display device using a light emitting element such as an organic EL.
<表示装置に関する説明>
図13(A)に示す表示装置は、表示素子の画素を有する領域(以下、画素部3302という)と、画素部3302の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部(以下、駆動回路部3304という)と、素子の保護機能を有する回路(以下、保護回路3306という)と、端子部3307と、を有する。なお、保護回路3306は、設けない構成としてもよい。
<Explanation of display device>
The display device shown in FIG. 13A has a region having pixels of a display element (hereinafter referred to as a pixel unit 3302) and a circuit unit (hereinafter referred to as a circuit unit) arranged outside the
駆動回路部3304の一部、又は全部は、画素部3302と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことが出来る。駆動回路部3304の一部、又は全部が、画素部3302と同一基板上に形成されていない場合には、駆動回路部3304の一部、又は全部は、COGやTAB(Tape Automated Bonding)によって、実装することができる。
It is desirable that a part or all of the
画素部3302は、X行(Xは2以上の自然数)Y列(Yは2以上の自然数)に配置された複数の表示素子を駆動するための回路(以下、画素回路3301という)を有し、駆動回路部3304は、画素を選択する信号(走査信号)を出力する回路(以下、ゲートドライバ回路3304aという)、画素の表示素子を駆動するための信号(データ信号)を供給するための回路(以下、ソースドライバ回路3304b)などの駆動回路を有する。なお、ソースドライバ回路3304bとして、実施の形態1で述べたソースドライバ回路100を適用することができる。これにより、図13(A)に示す表示装置において、静止画を表示している最中は、ソースドライバ回路3304bが有するバッファアンプ、バイアスジェネレータをスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができ、該表示装置の消費電力を低減することができる。
The
ゲートドライバ回路3304aは、シフトレジスタ等を有する。ゲートドライバ回路3304aは、端子部3307を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力する。例えば、ゲートドライバ回路3304aは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力され、パルス信号を出力する。ゲートドライバ回路3304aは、走査信号が与えられる配線(以下、走査線GL_1乃至GL_Xという。なお、図13Aでは走査線GL_1、走査線GL_2、走査線GL_Xを図示しており、それら以外の走査線を省略している。また、走査線GL_1乃至GL_Xをまとめて走査線GLと表記する場合がある。)の電位を制御する機能を有する。なお、ゲートドライバ回路3304aを複数設け、複数のゲートドライバ回路3304aにより、走査線GL_1乃至GL_Xを分割して制御してもよい。又は、ゲートドライバ回路3304aは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ゲートドライバ回路3304aは、別の信号を供給することも可能である。
The
ソースドライバ回路3304bは、シフトレジスタ等を有する。ソースドライバ回路3304bは、端子部3307を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元となる信号(画像信号)が入力される。ソースドライバ回路3304bは、画像信号を元に画素回路3301に書き込むデータ信号を生成する機能を有する。また、ソースドライバ回路3304bは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信号の出力を制御する機能を有する。また、ソースドライバ回路3304bは、データ信号が与えられる配線(以下、データ線DL_1乃至DL_Yという。なお、図13Aではデータ線DL_1、データ線DL_2、データ線DL_Yを図示しており、それら以外のデータ線を省略している。また、データ線DL_1乃至DL_Yをまとめてデータ線DLと表記する場合がある)の電位を制御する機能を有する。又は、ソースドライバ回路3304bは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ソースドライバ回路3304bは、別の信号を供給することも可能である。
The
ソースドライバ回路3304bは、例えば複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。ソースドライバ回路3304bは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。また、シフトレジスタなどを用いてソースドライバ回路3304bを構成してもよい。
The
複数の画素回路3301のそれぞれは、走査信号が与えられる複数の走査線GLの一つを介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線DLの一つを介してデータ信号が入力される。また、複数の画素回路3301のそれぞれは、ゲートドライバ回路3304aによりデータ信号のデータの書き込み及び保持が制御される。例えば、m行n列目の画素回路3301は、走査線GL_m(mはX以下の自然数)を介してゲートドライバ回路3304aからパルス信号が入力され、走査線GL_mの電位に応じてデータ線DL_n(nはY以下の自然数)を介してソースドライバ回路3304bからデータ信号が入力される。
In each of the plurality of
図13(A)に示す保護回路3306は、例えば、ゲートドライバ回路3304aと画素回路3301の間の配線である走査線GLに接続される。又は、保護回路3306は、ソースドライバ回路3304bと画素回路3301の間の配線であるデータ線DLに接続される。又は、保護回路3306は、ゲートドライバ回路3304aと端子部3307との間の配線に接続することができる。又は、保護回路3306は、ソースドライバ回路3304bと端子部3307との間の配線に接続することができる。なお、端子部3307は、外部の回路から表示装置に電源及び制御信号、及び画像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。
The
保護回路3306は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該配線と別の配線とを導通状態にする回路である。
The
図13(A)に示すように、画素部3302と駆動回路部3304にそれぞれ保護回路3306を設けることにより、ESD(Electro Static Discharge:静電気放電)などにより発生する過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。ただし、保護回路3306の構成はこれに限定されず、例えば、ゲートドライバ回路3304aに保護回路3306を接続した構成、又はソースドライバ回路3304bに保護回路3306を接続した構成とすることもできる。あるいは、端子部3307に保護回路3306を接続した構成とすることもできる。
As shown in FIG. 13A, by providing the
また、図13(A)においては、ゲートドライバ回路3304aとソースドライバ回路3304bによって駆動回路部3304を形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ回路3304aのみを形成し、別途用意されたソースドライバ回路が形成された基板(例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を実装する構成としても良い。
Further, FIG. 13A shows an example in which the
<画素回路の構成例>
図13(A)に示す複数の画素回路3301は、例えば、図13(B)に示す構成とすることができる。
<Pixel circuit configuration example>
The plurality of
図13(B)に示す画素回路3301は、トランジスタ3352と、トランジスタ3354と、容量素子3362と、発光素子3372と、を有する。
The
トランジスタ3352のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる配線(以下、データ線DL_nという)に電気的に接続される。さらに、トランジスタ3352のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線(以下、走査線GL_mという)に電気的に接続される。
One of the source electrode and the drain electrode of the
トランジスタ3352は、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
The
容量素子3362の一対の電極の一方は、電位が与えられる配線(以下、電位供給線VL_aという)に電気的に接続され、他方は、トランジスタ3352のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
One of the pair of electrodes of the
容量素子3362は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
The
トランジスタ3354のソース電極及びドレイン電極の一方は、電位供給線VL_aに電気的に接続される。さらに、トランジスタ3354のゲート電極は、トランジスタ3352のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
One of the source electrode and the drain electrode of the
発光素子3372のアノード及びカソードの一方は、電位供給線VL_bに電気的に接続され、他方は、トランジスタ3354のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
One of the anode and cathode of the
なお、電位供給線VL_a及び電位供給線VL_bの一方には、高電源電位VDDが与えられ、他方には、低電源電位VSSが与えられる。 One of the potential supply line VL_a and the potential supply line VL_b is given a high power supply potential VDD, and the other is given a low power supply potential VSS.
図13(B)の画素回路3301を有する表示装置では、例えば、図13(A)に示すゲートドライバ回路3304aにより各行の画素回路3301を順次選択し、トランジスタ3352をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
In the display device having the
データが書き込まれた画素回路3301は、トランジスタ3352がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ3354のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子3372は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
The
なお、図13(B)に示したトランジスタ3352、トランジスタ3354には、実施の形態7で述べるOSトランジスタを適用するのが好ましい。OSトランジスタは、良好なスイッチング特性を示し、オフ電流が非常に低いという性質を有するので、トランジスタのソース-ドレイン間のリーク電流を少なくすることができる。例えば、トランジスタ3352にOSトランジスタを適用することによって、トランジスタ3352のリーク電流を少なくすることができ、トランジスタ3354のゲートの電位及び容量素子3362の一対の電極の他方の電位を長時間保持することができる。つまり、2フレーム以上連続してデータ信号が変わらない動画、すなわち静止画像を表示する場合において、トランジスタ3354のゲートの電位及び容量素子3362の一対の電極の他方の電位を書き換える必要がなくなる。そのため、画素回路3301に長時間データ信号の供給を停止することができるため、表示装置の消費電力を低減することができる。
It is preferable to apply the OS transistor described in the seventh embodiment to the
また、画素回路に、トランジスタのしきい値電圧等の変動の影響を補正する機能を持たせてもよい。図14(A)(B)及び図15(A)(B)に画素回路の一例を示す。 Further, the pixel circuit may be provided with a function of correcting the influence of fluctuations such as the threshold voltage of the transistor. 14 (A) (B) and 15 (A) (B) show an example of a pixel circuit.
図14(A)に示す画素回路は、6つのトランジスタ(トランジスタ3431、トランジスタ3432、トランジスタ3433、トランジスタ3434、トランジスタ3435、トランジスタ3436)と、容量素子3440と、発光素子3450と、を有する。また、図14(A)に示す画素回路には、配線3411、配線3412、配線3413、配線3414、配線3415、並びに配線3421及び配線3422が電気的に接続されている。なお、トランジスタ3431乃至トランジスタ3436については、例えばp型のトランジスタを用いることができる。
The pixel circuit shown in FIG. 14A has six transistors (
図14(B)に示す画素回路は、図14(A)に示す画素回路に、トランジスタ3437を追加した構成である。また、図14(B)に示す画素回路には、配線3416及び配線3417が電気的に接続されている。ここで、配線3415と配線3416とは、それぞれ電気的に接続されていてもよい。なお、トランジスタ3437については、例えばp型のトランジスタを用いることができる。
The pixel circuit shown in FIG. 14B has a configuration in which a
図15(A)に示す画素回路は、6つのトランジスタ(トランジスタ3481、トランジスタ3482、トランジスタ3483、トランジスタ3484、トランジスタ3485、トランジスタ3486)と、容量素子3440と、発光素子3450と、を有する。また、図15(A)に示す画素回路には、配線3461、配線3462、配線3463、配線3471、配線3472、及び配線3473が電気的に接続されている。ここで配線3461と配線3463とは、それぞれ電気的に接続されていてもよい。なお、トランジスタ3481乃至トランジスタ3486については、例えばp型のトランジスタを用いることができる。
The pixel circuit shown in FIG. 15A has six transistors (
図15(B)に示す画素回路は、2つのトランジスタ(トランジスタ3491及びトランジスタ3492)と、2つの容量素子(容量素子3441及び容量素子3442)と、発光素子3450と、を有する。また、図15(B)に示す画素回路には、配線3511、配線3512、配線3513、配線3521及び配線3522が電気的に接続されている。また、図15(B)に示す画素回路の構成とすることで、例えば、電圧入力-電流駆動方式(CVCC方式ともいう)とすることができる。なお、トランジスタ3491及びトランジスタ3492については、例えばp型のトランジスタを用いることができる。
The pixel circuit shown in FIG. 15B has two transistors (
また、本発明の一態様に係る発光素子は、表示装置の画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、又は、表示装置の画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式のそれぞれの方式に適用することができる。 Further, the light emitting element according to one aspect of the present invention can be applied to each of an active matrix method in which the pixels of the display device have an active element and a passive matrix method in which the pixels of the display device do not have an active element. can.
アクティブマトリクス方式では、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いることが出来る。例えば、MIM(Metal Insulator Metal)、又はTFD(Thin Film Diode)などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。又は、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。 In the active matrix method, not only a transistor but also various active elements (active element, non-linear element) can be used as the active element (active element, non-linear element). For example, MIM (Metal Insulator Metal), TFD (Thin Film Diode), or the like can also be used. Since these elements have few manufacturing processes, it is possible to reduce the manufacturing cost or improve the yield. Alternatively, since these elements have a small size, the aperture ratio can be improved, and low power consumption and high brightness can be achieved.
アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないため、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。又は、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることが出来る。 As a method other than the active matrix method, it is also possible to use a passive matrix type that does not use an active element (active element, non-linear element). Since no active element (active element, non-linear element) is used, the number of manufacturing processes is small, so that the manufacturing cost can be reduced or the yield can be improved. Alternatively, since an active element (active element, non-linear element) is not used, the aperture ratio can be improved, and low power consumption or high brightness can be achieved.
また本発明の一態様は、図13乃至図15に示した、発光素子を有する表示装置に限定しない。例えば、発光素子で無く液晶などの表示素子を用いた表示装置であってもよい。液晶を表示素子として用いた表示装置の一例を図16に示す。 Further, one aspect of the present invention is not limited to the display device having a light emitting element shown in FIGS. 13 to 15. For example, a display device using a display element such as a liquid crystal display instead of the light emitting element may be used. FIG. 16 shows an example of a display device using a liquid crystal display as a display element.
図16(A)に示す液晶表示装置3600は、画素部3610と、走査線駆動回路3620と、信号線駆動回路3630と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ走査線駆動回路3620によって電位が制御されるm本の走査線3621と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ信号線駆動回路3630によって電位が制御されるn本の信号線3631と、を有する。m、nは、ともに1以上の整数である。さらに、画素部3610はマトリクス状に配設された複数の画素3611を有する。また、走査線3621に沿って、各々が平行又は略平行に配設された容量配線3622を有する。また、走査線駆動回路3620及び信号線駆動回路3630をまとめて駆動回路部という場合がある。なお、信号線駆動回路3630として、実施の形態1で述べたソースドライバ回路100を適用することができる。これにより、図13(A)に示す表示装置において、静止画を表示している最中は、信号線駆動回路3630が有するバッファアンプ、バイアスジェネレータをスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができ、該表示装置の消費電力を低減することができる。
In the liquid
各々の走査線3621は、画素部3610においてm行n列に配設された画素3611のうち、いずれかの行に配設されたn個の画素3611と電気的に接続される。また、各々の信号線3631は、m行n列に配設された画素3611のうち、いずれかの列に配設されたm個の画素3611に電気的に接続される。また、各容量配線3622は、m行n列に配設された画素3611のうち、いずれかの行に配設されたn個の画素3611と電気的に接続される。
Each
図16(B)は、図16(A)に示す液晶表示装置3600の画素3611に用いることができる回路構成の一例を示している。
16 (B) shows an example of a circuit configuration that can be used for the
図16(B)に示す画素3611は、液晶素子3643と、トランジスタ3641と、容量素子3642と、を有する。
The
液晶素子3643の一対の電極の一方は、トランジスタ3641と接続され、電位は、画素3611の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子3643の一対の電極の他方は、コモン線と接続され、電位は各画素に対して共通の電位(コモン電位)が与えられる。液晶素子3643が有する液晶は、トランジスタ3641に書き込まれるデータにより配向状態が制御される。
One of the pair of electrodes of the
なお、液晶素子3643は、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む)によって制御される。なお、液晶素子3643に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
The
また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。 Further, when the transverse electric field method is adopted, a liquid crystal showing a blue phase without using an alignment film may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases, and is a phase that appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase when the temperature of the cholesteric liquid crystal is raised. Since the blue phase is expressed only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition mixed with a chiral agent of several weight% or more is used for the liquid crystal layer in order to improve the temperature range. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response rate and is optically isotropic. Further, the liquid crystal composition containing the liquid crystal exhibiting the blue phase and the chiral agent does not require an orientation treatment and has a small viewing angle dependence. In addition, since it is not necessary to provide an alignment film, the rubbing process is not required, so that electrostatic breakdown caused by the rubbing process can be prevented, and defects and breakage of the liquid crystal display device during the manufacturing process can be reduced. ..
液晶素子3643を有する液晶表示装置3600の駆動方法としては、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell)モード、OCB(Optical Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる。
As a driving method of the liquid
また、液晶素子3643を有する液晶表示装置3600の駆動方法として、MVA(Multi-Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASVモードなどの垂直配向モードを用いることができる。
Further, as a driving method of the liquid
図16(B)に示す画素3611の構成において、トランジスタ3641のソース電極及びドレイン電極の一方は、信号線3631に電気的に接続され、他方は液晶素子3643の一対の電極の一方に電気的に接続される。また、トランジスタ3641のゲート電極は、走査線3621に電気的に接続される。トランジスタ3641は、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
In the configuration of the
図16(B)に示す画素3611の構成において、容量素子3642の一対の電極の一方は、トランジスタ3641のソース電極及びドレイン電極の他方に接続される。容量素子3642の一対の電極の他方は、容量配線3622に電気的に接続される。容量配線3622の電位の値は、画素3611の仕様に応じて適宜設定される。容量素子3642は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
In the configuration of the
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。 The configuration shown in this embodiment can be used in combination with the configurations shown in other embodiments as appropriate.
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1で説明したソースドライバ回路100とタッチセンサ用の駆動回路と、を1つのICで形成されたタッチセンサ付き表示装置について説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the
図17は、本発明の一態様の表示装置3800の構成例を示す回路ブロック図である。表示装置3800は、表示部3811と、タッチセンサ3814と、走査線駆動回路3813と、IC3820_1乃至3820_m(mは2以上の整数)と、ホスト3816とを有する。
FIG. 17 is a circuit block diagram showing a configuration example of the
<表示部>
表示部3811は、マトリクス状に配置された複数の画素3812と、複数の走査線GLと、複数の信号線SLを有し、画像を表示する機能を有する。
<Display unit>
The
表示部3811は、画素3812の発光/非発光を制御することで画像を表示することが可能である。画素3812には、例えば、液晶素子を用いることが可能である。画素3812は、この他にも例えば、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LEDチップ(白色LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、カーボンナノチューブを用いた表示素子、電子インク、エレクトロウェッティング素子、電気泳動素子、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子(例えば、グレーティングライトバルブ(GLV)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェロメトリック・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、圧電セラミック表示部など)、又は、量子ドットなどの少なくとも1つを用いることが可能である。
The
表示部3811は、HD(画素数1280×720)、FHD(画素数1920×1080)、WQHD(画素数2560×1440)、WQXGA(画素数2560×1600)、4K、8Kといった極めて高い画素数を有していることが好ましい。特に4K、8K、又はそれ以上の画素数とすることが好ましい。また、表示部3811に設けられる画素の画素密度(精細度)は、300ppi以上、好ましくは500ppi以上、より好ましくは800ppi以上、より好ましくは1000ppi以上、より好ましくは1200ppi以上である。このように高い画素数で且つ高い精細度を有する表示部3811により、携帯型や家庭用途などのパーソナルユースにおいては、より臨場感や奥行き感などを高めることが可能となる。
The
<走査線駆動回路>
走査線駆動回路3813は、走査線GLを介して、画素3812に電気的に接続されている。走査線駆動回路3813は走査線GLに走査信号を出力する機能を有する。走査線駆動回路3813を、ゲートドライバと呼ぶ場合もある。
<Scanning line drive circuit>
The scan
<IC>
IC3820は、複数(m個)のICチップ(以下、ICと呼ぶ)であり、IC3820_1乃至3820_mで構成されることが好ましい。また、それぞれのICが、COG(Chip on Glass)方式で基板に実装されることが好ましい。
<IC>
The IC3820 is a plurality of (m) IC chips (hereinafter referred to as ICs), and is preferably composed of IC3820_1 to 3820_m. Further, it is preferable that each IC is mounted on a substrate by a COG (Chip on Glass) method.
例えば、IC3820が、1つのICで構成される場合を考える。4K又は8Kのように表示部3811が高解像度化するにつれて、ICの占有面積も大きくなる。占有面積の大きなICは製造が難しく、価格も高い。また、COG方式でICを基板に圧着する際、ICの端子1つあたりにおいて最適な圧力が存在する。表示部3811が、4K又は8Kのように高い画素数を有する場合、ICの端子の数も非常に多くなり、圧着の際にIC全体にかかる荷重も大きくなる。その結果、ICにクラックなどが発生し、ICの実装が困難になる。IC3820を複数のICで構成することで、1つのICにかかる荷重が小さくなり、ICの実装が容易になる。
For example, consider the case where the
IC3820_1は、回路3821_1、信号線駆動回路3822_1、タッチセンサ駆動回路3823及びタッチセンサ検出回路3824を有する。IC3820_mは、回路3821_m及び信号線駆動回路3822_mを有する。なお、以下において、IC3820_1乃至3820_mをまとめて、IC3820と呼称し、信号線駆動回路3822_1乃至3822_mをまとめて、信号線駆動回路3822と呼称する場合がある。なお、図17に示すIC3820は、IC3820_1、IC3820_2、IC3820_mのみ記載しており、それ以外のIC3820は省略している。また、図17に示す信号線駆動回路3822では、信号線駆動回路3822_1、信号線駆動回路3822_2、信号線駆動回路3822_mのみ記載しており、それ以外の信号線駆動回路3822は省略している。
The IC 3820_1 includes a circuit 3821_1, a signal line drive circuit 3822_1, a touch
なお、IC3820は、COF(Chip On Film)方式やTAB(Tape Automated Bonding)方式などの実装方法により設けてもよい。 The IC3820 may be provided by a mounting method such as a COF (Chip On Film) method or a TAB (Tape Automated Bonding) method.
<<信号線駆動回路>>
信号線駆動回路3822は、表示部3811に映像信号(ビデオ信号ともいう)を出力する機能を有する。信号線駆動回路3822は、信号線SLを介して、画素3812に電気的に接続されている。信号線駆動回路3822は、信号線SLを介して、表示部3811が有する画素3812にアナログ信号である映像信号を出力する機能を有する。例えば信号線駆動回路3822として、シフトレジスタ回路とバッファ回路を組み合わせた構成を有することができる。また、表示装置3800は、信号線SLに接続するデマルチプレクサ回路を有していてもよい。なお、信号線駆動回路3822をソースドライバと呼ぶ場合もある。なお、信号線駆動回路3822として、実施の形態1で述べたソースドライバ回路100を適用することができる。これにより、表示装置3800において、静止画を表示している最中は、信号線駆動回路3822が有するバッファアンプ、バイアスジェネレータをスタンバイ状態にする(一時停止する)ことができ、該表示装置の消費電力を低減することができる。
<< Signal line drive circuit >>
The signal line drive circuit 3822 has a function of outputting a video signal (also referred to as a video signal) to the
<<タッチセンサ駆動回路>>
タッチセンサ駆動回路3823は、配線CLxを介して、タッチセンサ3814に電気的に接続される。タッチセンサ駆動回路3823は、タッチセンサ3814が有するセンサ素子を駆動する信号を出力する機能を有する。タッチセンサ駆動回路3823としては、例えばシフトレジスタ回路とバッファ回路を組み合わせた構成を用いることができる。
<< Touch sensor drive circuit >>
The touch
<<タッチセンサ検出回路>>
タッチセンサ検出回路3824は、配線CLyを介して、タッチセンサ3814に電気的に接続される。タッチセンサ検出回路3824は、タッチセンサ3814が有するセンサ素子からの出力信号を回路3821_1に出力する機能を有する。例えばタッチセンサ検出回路3824として、増幅回路と、アナログデジタル変換回路(ADC:Analog to Digital Convertor)を有する構成を用いることができる。タッチセンサ検出回路3824は、タッチセンサ3814から出力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換して回路3821_1に出力する。
<< Touch sensor detection circuit >>
The touch
図17では、IC3820_1が、表示部3811の端部に存在する画素3812に接続されているが、これに限定されず、IC3820_1は、表示部3811の中央あるいはそれ以外の場所に存在する画素3812と接続されていてもよい。
In FIG. 17, the IC 3820_1 is connected to the
<<画像処理回路、RAM>>
回路3821_1は画像処理回路3825_1及びRAM3826_1を有する。同様に、回路3821_mは画像処理回路3825_m及びRAM3826_mを有する。なお、以下では、回路3821_1乃至回路3821_mをまとめて回路3821と呼称し、画像処理回路3825_1乃至3825_mをまとめて画像処理回路3825と呼称し、RAM3826_1乃至3826_mをまとめて、RAM3826と呼称する場合がある。なお、図17に示す回路3821は、回路3821_1、回路3821_2、回路3821_mのみ記載しており、それ以外の回路3821は省略している。また、図17に示す画像処理回路3825では、画像処理回路3825_1、画像処理回路3825_2、画像処理回路3825_mのみ記載しており、それ以外の画像処理回路3825は省略している。また、図17に示すRAM3826では、RAM3826_1、RAM3826_2、RAM3826_mのみ記載しており、それ以外のRAM3826は省略している。
<< Image processing circuit, RAM >>
The circuit 3821_1 has an image processing circuit 3825_1 and a RAM 3826_1. Similarly, the circuit 3821_m has an image processing circuit 3825_m and a RAM 3826_m. In the following, the circuits 3821_1 to 3821_m may be collectively referred to as a circuit 3821, the image processing circuits 3825_1 to 3825_m may be collectively referred to as an
画像処理回路3825は、ホスト3816からの命令に従い、映像信号を生成する機能を有する。また画像処理回路3825は、表示部3811の仕様に合わせて映像信号に信号処理を施し、アナログ映像信号に変換し、信号線駆動回路3822に供給する機能を有する。また画像処理回路3825_1は、ホスト3816からの命令に従い、タッチセンサ駆動回路3823に出力する駆動信号を生成する機能を有する。また、画像処理回路3825_1は、タッチセンサ検出回路3824から入力された信号を解析し、位置情報としてホスト3816に出力する機能を有する。
The
RAM3826は、画像処理回路3825が処理を行うために必要なデータを保持する機能を有する。
The
画像処理回路3825としては、例えばプロセッサを有する構成とすることができる。例えばDSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等の他のマイクロプロセッサを用いることができる。またこれらマイクロプロセッサをFPGA(Field Programmable Gate Array)やFPAA(Field Programmable Analog Array)といったPLD(Programmable Logic Device)によって実現した構成としてもよい。プロセッサにより種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。
The
<ホスト>
ホスト3816は、CPU3827及びタイミングコントローラ3828を有する。なお、本明細中において、ホスト3816を外部回路と呼ぶ場合がある。
<Host>
The
<<タイミングコントローラ>>
タイミングコントローラ3828は、表示部3811の書き換えのタイミングを決定する各種の同期信号が入力される。同期信号としては、例えば水平同期信号、垂直同期信号、及び基準クロック信号等があり、タイミングコントローラ3828は、これらの信号を基に走査線駆動回路3813、信号線駆動回路3822及びタッチセンサ駆動回路3823の制御信号を生成する。またタイミングコントローラ3828は、タッチセンサ検出回路3824が信号を出力するタイミングを規定する信号を生成する機能を有していてもよい。ここで、タイミングコントローラ3828は、走査線駆動回路3813に出力する信号と、タッチセンサ駆動回路3823に出力する信号とに、それぞれ同期させた信号を出力することが好ましい。特に、表示部3811のデータを書き換える期間と、タッチセンサ3814でセンシングする期間を、それぞれ分けることが好ましい。例えば、1フレーム期間を、表示部3811のデータを書き換える期間と、センシングする期間とに分けて表示装置3800を駆動することができる。また、例えば1フレーム期間中に2以上のセンシングの期間を設けることで、検出感度及び検出精度を高めることが可能になる。
<< Timing controller >>
The
<<CPU>>
CPU3827は、命令を実行し、表示装置3800を統括的に制御するための機能を有する。CPU3827が実行する命令は、外部から入力される命令、及び内部メモリに格納された命令である。CPU3827は、タイミングコントローラ3828、画像処理回路3825を制御する信号を生成する。
<< CPU >>
The
タイミングコントローラ3828を、ホスト3816に含めることで、IC3820にタイミングコントローラを含める必要がない。そのため、ICの占有面積を小さくすることが可能になる。また、ICの価格を低く抑えることが可能になる。また、複数のICのタイミング制御を1つのタイミングコントローラで行うことが可能になる。上述の構成は、複数のICを有する表示装置3800には好ましい。
By including the
<タッチセンサ>
タッチセンサ3814は、被検知体の表示装置3800への接触、又は近接を検知する複数のセンサ素子を有する。タッチセンサ3814に用いることが可能なタッチセンサの方式としては、例えば静電容量方式を適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
<Touch sensor>
The
なおこれに限られず、指やスタイラスなどの被検知体の近接、又は接触を検知することのできる様々な方式のセンサをタッチセンサ3814に適用することもできる。例えばセンサの方式としては、静電容量方式以外にも、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式など様々な方式を用いることができる。
Not limited to this, various types of sensors capable of detecting the proximity or contact of the object to be detected such as a finger or a stylus can be applied to the
<<タッチセンサの一例>>
図18(A)は、タッチセンサ3814の一例として相互容量方式のタッチセンサを用いた場合の構成例を示すブロック図である。なお図18(A)では、一例として、パルス電圧が与えられる配線CLxをX1乃至X6の6本の配線、電流の変化を検知する配線CLyをY1乃至Y6の6本の配線として示している。なお、配線の数は、これに限定されない。また図18(A)は、配線CLx及び配線CLyが重畳すること、又は、配線CLx及び配線CLyが近接して配置されることで形成される容量素子3829を図示している。
<< An example of a touch sensor >>
FIG. 18A is a block diagram showing a configuration example when a mutual capacitance type touch sensor is used as an example of the
タッチセンサ駆動回路3823は、一例としては、X1乃至X6の配線に順にパルス電圧を印加するための回路である。X1乃至X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量素子3829を形成する配線CLx及び配線CLyの間に電界が生じる。そしてパルス電圧によって容量素子3829に電流が流れる。この電極間に生じる電界が、指やペンなどのタッチによる遮蔽等により変化する。つまり、指やペンなどのタッチなどにより、容量素子3829の容量値が変化する。このように、指やペンなどのタッチなどにより、容量値に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、又は接触を検出することができる。
As an example, the touch
タッチセンサ検出回路3824は、容量素子3829での容量値の変化による、Y1乃至Y6の配線での電流の変化を検出するための回路である。Y1乃至Y6の配線では、被検知体の近接又は接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接又は接触により容量値が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、電流量の総和を検出してもよい。その場合には、積分回路等を用いて検出を行えばよい。又は、電流のピーク値を検出してもよい。その場合には、電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検出してもよい。
The touch
次いで図18(B)には、図18(A)で示すタッチセンサ3814における入出力波形のタイミングチャートを示す。図18(B)では、1フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図18(B)では、被検知体を検出しない場合(非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。なおY1-Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。なお、表示部3811における表示動作のタイミングと、タッチセンサ3814のタイミングとは、同期させて動作することが望ましいが、図18(B)では、説明を単純にするために表示動作とは同期させていない場合の例を示す。
Next, FIG. 18B shows a timing chart of the input / output waveform in the
X1乃至X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1乃至Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接又は接触がない場合には、X1乃至X6の配線の電圧の変化に応じてY1乃至Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接又は接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。 A pulse voltage is sequentially applied to the wirings of X1 to X6, and the waveform in the wirings of Y1 to Y6 changes according to the pulse voltage. When there is no proximity or contact with the object to be detected, the waveforms of Y1 to Y6 change uniformly according to the change in the voltage of the wiring of X1 to X6. On the other hand, since the current value decreases at the location where the object to be detected is close to or in contact with the object to be detected, the corresponding voltage value waveform also changes.
このように、容量値の変化を検出することにより、被検知体の近接又は接触を検知することができる。なお、指やペンなどの被検知体は、タッチセンサや表示装置に接触せず、近接した場合でも、信号が検出される場合がある。 By detecting the change in the capacitance value in this way, it is possible to detect the proximity or contact of the object to be detected. It should be noted that the detected object such as a finger or a pen may not come into contact with the touch sensor or the display device, and the signal may be detected even when the object is close to the touch sensor or the display device.
また、図18(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量素子3829のみを設けるパッシブマトリクス型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブマトリクス型のタッチセンサとしてもよい。
Further, although FIG. 18A shows the configuration of a passive matrix type touch sensor in which only the
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。 The configuration shown in this embodiment can be used in combination with the configurations shown in other embodiments as appropriate.
(実施の形態4)
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置を用いた応用例として、表示パネルに適用する例、該表示パネルを表示モジュールに適用する例、該表示モジュールの応用例、及び電子機器への応用例について、図19乃至図21を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, as application examples using the semiconductor device described in the above-described embodiment, an example of applying the display panel to a display module, an example of applying the display panel to a display module, an application example of the display module, and an electron. An example of application to the device will be described with reference to FIGS. 19 to 21.
<表示パネルへの実装例>
ソースドライバICとして機能する半導体装置を、表示パネルに適用する例について、図19(A)、(B)を用いて説明する。
<Implementation example on display panel>
An example of applying a semiconductor device functioning as a source driver IC to a display panel will be described with reference to FIGS. 19A and 19B.
図19(A)の場合には、表示パネルが有する表示部3711の周辺にソースドライバ3712、及びゲートドライバ3712A、3712Bが設けられ、ソースドライバ3712として基板3713上に半導体装置を有するソースドライバIC3714が実装される例を示している。
In the case of FIG. 19A, the
ソースドライバIC3714は、異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いて基板3713上に実装される。
The
なおソースドライバIC3714は、FPC3715を介して、外部回路基板3716と接続される。
The source driver IC3714 is connected to the
図19(B)の場合には、表示部3711の周辺にソースドライバ3712、及びゲートドライバ3712A、3712Bが設けられ、ソースドライバ3712としてFPC3715上にソースドライバIC3714が実装される例を示している。
In the case of FIG. 19B, a
ソースドライバIC3714をFPC3715上に実装することで、基板3713に表示部3711を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。
By mounting the
また、本発明の一態様は、図19(A)、(B)に限定せず、図19(A)、(B)の表示パネルに、タッチセンサを搭載した構成としてもよい。つまり、実施の形態3で説明した表示装置3800の構成としてもよい。
Further, one aspect of the present invention is not limited to FIGS. 19A and 19B, and a touch sensor may be mounted on the display panel of FIGS. 19A and 19B. That is, the
図20に図19(A)、(B)の表示パネルにタッチセンサを搭載した表示パネルを示す。図20(A)の表示装置は、図19(A)の表示パネルにタッチセンサを搭載した表示パネルとなっており、表示部3711の表示面側にタッチセンサの入力部3717を貼り合わせた構成となっている。また、図20(B)の表示装置は、図19(B)の表示パネルにタッチセンサを搭載した表示パネルとなっており、表示部3711の表示面側にタッチセンサの入力部3717を貼り合わせた構成となっている。なお、図20(A)、(B)では、一部の入力部3717を省略して図示している。そのため、表示部3711の表示面側に入力部3717が図示されていない領域であっても、入力部3717が存在するものとする。
FIG. 20 shows a display panel in which a touch sensor is mounted on the display panels of FIGS. 19A and 19B. The display device of FIG. 20A is a display panel in which a touch sensor is mounted on the display panel of FIG. 19A, and the
なお、図20(A)、(B)の表示パネルが有するソースドライバIC3714は、実施の形態3で説明したIC3820_1乃至IC3830_mとすればよい。このような構成にすることによって、タッチセンサの駆動回路とソースドライバと、をまとめて1つのICとして形成することができ、図20(A)、(B)は、タッチセンサをインターフェースとして機能する表示パネルとすることができる。 The source driver IC3714 included in the display panels of FIGS. 20A and 20B may be IC3820-1 to IC3830_m described in the third embodiment. With such a configuration, the drive circuit of the touch sensor and the source driver can be collectively formed as one IC, and FIGS. 20A and 20B have the touch sensor as an interface. It can be a display panel.
<表示モジュールの応用例>
次いで図19(A)、(B)の表示パネルを用いた表示モジュールの応用例について、図21を用いて説明を行う。
<Application example of display module>
Next, an application example of the display module using the display panels of FIGS. 19A and 19B will be described with reference to FIG. 21.
図21に示す表示モジュール4000は、上部カバー4001と下部カバー4002との間に、FPC4003に接続されたタッチパネル4004、FPC4005に接続された表示パネル4006、フレーム4009、プリント基板4010、バッテリ4011を有する。なお、バッテリ4011、タッチパネル4004などは、設けられない場合もある。
The
上記図19(A)、(B)、図20(A)、(B)で説明した表示パネルは、図21における表示パネル4006に用いることができる。
The display panels described in FIGS. 19 (A), 19 (B), 20 (A), and (B) can be used for the
上部カバー4001及び下部カバー4002は、タッチパネル4004及び表示パネル4006のサイズに合わせて、形状及び/又は寸法を適宜変更することができる。
The shape and / or dimensions of the
タッチパネル4004は、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示パネル4006に重畳して用いることができる。表示パネル4006の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。又は、表示パネル4006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。又は、表示パネル4006の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、静電容量方式のタッチパネルとすることも可能である。この場合、タッチパネル4004を省略することも可能である。
The
フレーム4009は、表示パネル4006の保護機能の他、プリント基板4010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。フレーム4009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
The
プリント基板4010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ4011による電源であってもよい。バッテリ4011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
The printed
表示モジュール4000には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
Members such as a polarizing plate, a retardation plate, and a prism sheet may be additionally provided in the
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 It should be noted that this embodiment can be appropriately combined with other embodiments shown in the present specification.
(実施の形態5)
ここでは、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置(また電子機器という場合がある。)について説明する。
(Embodiment 5)
Here, a display device (also referred to as an electronic device) having a semiconductor device according to one aspect of the present invention will be described.
本発明の一態様に係る半導体装置は、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯情報端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、複写機、ファクシミリ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機、医療機器などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図22に示す。 The semiconductor device according to one aspect of the present invention is a display capable of reproducing a recording medium such as a display device, a personal computer, and an image reproduction device including a recording medium (typically, DVD: Digital Versaille Disc) and displaying the image. It can be used for a device having a device). In addition, as electronic devices that can use the semiconductor device according to one aspect of the present invention, mobile phones, game machines including portable types, mobile information terminals, electronic book terminals, video cameras, cameras such as digital still cameras, and goggles. Examples include type displays (head mount displays), navigation systems, copiers, facsimiles, multifunction printers, automatic cash deposit / payment machines (ATMs), vending machines, medical equipment, and the like. Specific examples of these electronic devices are shown in FIG.
図22(A)は携帯型ゲーム機であり、筐体5201、筐体5202、表示部5203、表示部5204、マイクロフォン5205、スピーカ5206、操作キー5207、スタイラス5208等を有する。本発明の一態様にかかる半導体装置は、携帯型ゲーム機の各種集積回路に用いることができる。なお、図22(A)に示した携帯型ゲーム機は、2つの表示部5203と表示部5204とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。
FIG. 22A is a portable game machine, which has a
図22(B)は携帯情報端末であり、第1筐体5601、第2筐体5602、第1表示部5603、第2表示部5604、接続部5605、操作キー5606等を有する。本発明の一態様にかかる半導体装置は、携帯情報端末の各種集積回路に用いることができる。第1表示部5603は第1筐体5601に設けられており、第2表示部5604は第2筐体5602に設けられている。そして、第1筐体5601と第2筐体5602とは、接続部5605により接続されており、第1筐体5601と第2筐体5602の間の角度は、接続部5605により変更が可能である。第1表示部5603における映像を、接続部5605における第1筐体5601と第2筐体5602との間の角度に従って、切り替える構成としても良い。また、第1表示部5603及び第2表示部5604の少なくとも一方に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしても良い。なお、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。或いは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。
FIG. 22B is a mobile information terminal, which has a
図22(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体5401、表示部5402、キーボード5403、ポインティングデバイス5404等を有する。本発明の一態様にかかる半導体装置は、ノート型パーソナルコンピュータの各種集積回路に用いることができる。
FIG. 22C is a notebook personal computer, which includes a
図22(D)はウェアラブル端末の一種であるスマートウォッチであり、筐体5901、表示部5902、操作ボタン5903、操作子5904、バンド5905などを有する。本発明の一態様にかかる半導体装置は、スマートウォッチの各種集積回路に用いることができる。また、表示部5902に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン5903にスマートウォッチを起動する電源スイッチ、スマートウォッチのアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、又は表示部5902を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。また、図22(D)に示したスマートウォッチでは、操作ボタン5903の数を2個示しているが、スマートウォッチの有する操作ボタンの数は、これに限定されない。また、操作子5904は、スマートウォッチの時刻合わせを行うリューズとして機能する。また、操作子5904は、時刻合わせ以外に、スマートウォッチのアプリケーションを操作する入力インターフェースとして、用いるようにしてもよい。なお、図22(D)に示したスマートウォッチでは、操作子5904を有する構成となっているが、これに限定せず、操作子5904を有さない構成であってもよい。
FIG. 22D is a smart watch which is a kind of wearable terminal, and has a
図22(E)はビデオカメラであり、第1筐体5801、第2筐体5802、表示部5803、操作キー5804、レンズ5805、接続部5806等を有する。本発明の一態様にかかる半導体装置は、ビデオカメラの各種集積回路に用いることができる。操作キー5804及びレンズ5805は第1筐体5801に設けられており、表示部5803は第2筐体5802に設けられている。そして、第1筐体5801と第2筐体5802とは、接続部5806により接続されており、第1筐体5801と第2筐体5802の間の角度は、接続部5806により変更が可能である。表示部5803における映像を、接続部5806における第1筐体5801と第2筐体5802との間の角度に従って切り替える構成としてもよい。
FIG. 22E is a video camera, which has a
図22(F)は乗用車であり、車体5701、車輪5702、ダッシュボード5703、ライト5704等を有する。本発明の一態様にかかる表示装置は、乗用車のナビゲーションシステムに用いることができる。
FIG. 22F is a passenger car, which has a
図22(G)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置は、筐体5001に表示部5002が組み込まれている。ここでは、スタンド5003により筐体5001を支持した構成を示している。該テレビジョン装置の操作は、筐体5001が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機5004により行うことができる。又は、表示部5002にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部5002に触れることで操作してもよい。リモコン操作機5004は、当該リモコン操作機5004から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機5004が備える操作キー又はタッチパネルにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部5002に表示される映像を操作することができる。なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成としてもよい。受信機によって、一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
FIG. 22 (G) shows an example of a television device. In the television device, the
図22(H)は、情報端末の機能を有する携帯電話であり、筐体5501、表示部5502、マイク5503、スピーカ5504、操作ボタン5505を有する。また、表示部5502に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン5505に携帯電話を起動する電源スイッチ、携帯電話のアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、又は表示部5502を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。また、図22(H)に示した携帯電話では、操作ボタン5505の数を2個示しているが、携帯電話の有する操作ボタンの数は、これに限定されない。また、図示していないが、図22(H)に示した携帯電話は、カメラを有する構成であってもよい。また、図示していないが、図22(H)に示した携帯電話は、フラッシュライト、又は照明の用途として発光装置を有する構成であってもよい。また、図示していないが、図22(H)に示した携帯電話は、筐体5501の内部にセンサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線などを測定する機能を含むもの)を有する構成であってもよい。特に、ジャイロ、加速度センサなどの傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、図22(H)に示す携帯電話の向き(鉛直方向に対して携帯電話がどの向きに向いているか)を判断して、表示部5502の画面表示を、携帯電話の向きに応じて自動的に切り替えるようにすることができる。また、特に、指紋、静脈、虹彩、又は声紋など生体情報を取得するセンサを有する検出装置を設けることで、生体認証機能を有する携帯電話を実現することができる。
FIG. 22H is a mobile phone having a function of an information terminal, and has a
次に、本発明の一態様の半導体装置又は記憶装置を備えることができる表示装置について説明する。一例としては、表示装置は、画素を有する。画素は、例えば、トランジスタや表示素子を有する。又は、表示装置は、画素を駆動する駆動回路を有する。駆動回路は、例えば、トランジスタを有する。例えば、これらのトランジスタとして、他の実施の形態で述べたトランジスタを採用することができる。 Next, a display device that can include a semiconductor device or a storage device according to one aspect of the present invention will be described. As an example, the display device has pixels. Pixels include, for example, transistors and display elements. Alternatively, the display device has a drive circuit for driving the pixels. The drive circuit has, for example, a transistor. For example, as these transistors, the transistors described in other embodiments can be adopted.
例えば、本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々な素子を有することが出来る。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、例えば、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LEDチップ(白色LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、電子放出素子、カーボンナノチューブを用いた表示素子、液晶素子、電子インク、エレクトロウェッティング素子、電気泳動素子、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子(例えば、グレーティングライトバルブ(GLV)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェロメトリック・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、圧電セラミックディスプレイなど)、又は、量子ドットなどの少なくとも一つを有している。これらの他にも、表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、電気的又は磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していてもよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface-conduction Electron-emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。量子ドットを各画素に用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。なお、量子ドットは、表示素子としてではなく、バックライトの一部に設けてもよい。量子ドットを用いることにより、色純度の高い表示を行うことができる。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、又は、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、又は、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。なお、LEDチップを用いる場合、LEDチップの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて、LEDチップを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDチップが有するGaN半導体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LEDチップが有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。また、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子においては、表示素子が封止されている空間(例えば、表示素子が配置されている素子基板と、素子基板に対向して配置されている対向基板との間)に、乾燥剤を配置してもよい。乾燥剤を配置することにより、MEMSなどが水分によって動きにくくなることや、劣化しやすくなることを防止することができる。 For example, in the present specification and the like, the display element, the display device which is a device having a display element, the light emitting element, and the light emitting device which is a device having a light emitting element use various forms or have various elements. Can be done. Display elements, display devices, light emitting elements or light emitting devices include, for example, EL (electroluminescence) elements (EL elements containing organic and inorganic substances, organic EL elements, inorganic EL elements), LED chips (white LED chips, red LED chips, etc.). Green LED chip, blue LED chip, etc.), transistor (transistor that emits light according to current), plasma display panel (PDP), electron emitting element, display element using carbon nanotube, liquid crystal element, electronic ink, electrowetting element , Electroelectric element, Display element using MEMS (Micro Electro Mechanical System) (for example, Grating Light Valve (GLV), Digital Micro Mirror Device (DMD), DMS (Digital Micro Shutter), MIRASOL (Registration) Trademark), IMOD (Interferrometric Modulation) element, shutter type MEMS display element, optical interference type MEMS display element, piezoelectric ceramic display, etc.), or at least one such as a quantum dot. In addition to these, the display element, the display device, the light emitting element, or the light emitting device may have a display medium whose contrast, brightness, reflectance, transmittance, and the like are changed by an electric or magnetic action. An EL display or the like is an example of a display device using an EL element. As an example of a display device using an electron emitting element, there is a field emission display (FED) or an SED type planar display (SED: Surface-conduction Electron-emitter Display). An example of a display device using a liquid crystal element is a liquid crystal display (transmissive liquid crystal display, semi-transmissive liquid crystal display, reflective liquid crystal display, direct-view liquid crystal display, projection type liquid crystal display). An example of a display device using electronic ink, electronic powder fluid (registered trademark), or an electrophoretic element is electronic paper. An example of a display device using quantum dots for each pixel is a quantum dot display. The quantum dots may be provided not as a display element but as a part of the backlight. By using quantum dots, it is possible to display with high color purity. In the case of realizing a transflective liquid crystal display or a reflective liquid crystal display, a part or all of the pixel electrodes may have a function as a reflective electrode. For example, a part or all of the pixel electrodes may have aluminum, silver, or the like. Further, in that case, it is also possible to provide a storage circuit such as SRAM under the reflective electrode. Thereby, the power consumption can be further reduced. When an LED chip is used, graphene or graphite may be arranged under the electrode of the LED chip or the nitride semiconductor. Graphene and graphite may be formed by stacking a plurality of layers to form a multilayer film. By providing graphene or graphite in this way, a nitride semiconductor, for example, an n-type GaN semiconductor layer having crystals can be easily formed on the graphene. Further, a p-type GaN semiconductor layer having crystals or the like can be provided on the p-type GaN semiconductor layer to form an LED chip. An AlN layer may be provided between graphene or graphite and an n-type GaN semiconductor layer having crystals. The GaN semiconductor layer of the LED chip may be formed by MOCVD. However, by providing graphene, the GaN semiconductor layer of the LED chip can be formed by a sputtering method. Further, in a display element using a MEMS (Micro Electro Mechanical System), a space in which the display element is sealed (for example, an element substrate on which the display element is arranged and an element substrate facing the element substrate) are arranged. A desiccant may be placed between the facing substrate and the facing substrate. By arranging the desiccant, it is possible to prevent MEMS and the like from becoming difficult to move due to moisture and easily deteriorating.
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 It should be noted that this embodiment can be appropriately combined with other embodiments shown in the present specification.
(実施の形態6)
ここでは、実施の形態5で説明した表示装置とは別の、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置について説明する。
(Embodiment 6)
Here, a display device having a semiconductor device of one aspect of the present invention, which is different from the display device described in the fifth embodiment, will be described.
図23(A)はデジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)であり、筐体6000、表示部6001、スピーカ6003などを有することができる。
FIG. 23A is a digital signage (electronic signage), which can have a
図23(B)は円柱状の柱に取り付けられたデジタルサイネージであり、筐体6000、表示部6001などを有することができる。特に、表示部6001に可撓性の有する基材を適用することによって、取り付ける柱の形状によらず、取り付けることができる場合がある。
FIG. 23B is a digital signage attached to a columnar pillar, and can have a
図23に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、表示装置機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器の場合は、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、又は、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動又は手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図23に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。 The electronic device shown in FIG. 23 can have various functions. For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a display device function, a function to display a calendar, date or time, etc., and a function to control processing by various software (programs). , Wireless communication function, function to connect to various computer networks using wireless communication function, function to transmit or receive various data using wireless communication function, read out program or data recorded on recording medium It can have a function of displaying on a display unit, and the like. Further, in the case of an electronic device having a plurality of display units, a function of displaying image information mainly on one display unit and displaying character information mainly on another display unit, or parallax on a plurality of display units. By displaying the considered image, it is possible to have a function of displaying a three-dimensional image, and the like. Further, in an electronic device having an image receiving unit, a function of shooting a still image, a function of shooting a moving image, a function of automatically or manually correcting the shot image, and a function of recording the shot image as a recording medium (external or built in the camera). It can have a function of saving, a function of displaying a captured image on a display unit, and the like. The functions that the electronic device shown in FIG. 23 can have are not limited to these, and can have various functions.
(実施の形態7)
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係るトランジスタについて説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, the transistor according to one aspect of the disclosed invention will be described.
なお、本発明の一態様に係るトランジスタは、実施の形態8で説明するnc-OS又はCAAC-OSを有することが好ましい。 The transistor according to one aspect of the present invention preferably has the nc-OS or CAAC-OS described in the eighth embodiment.
<トランジスタの構成例1>
以下では、本発明の一態様に係るトランジスタの一例について説明する。図24(A)、図24(B)、及び図24(C)は、本発明の一態様に係るトランジスタの上面図及び断面図である。図24(A)は上面図であり、図24(B)は、図24(A)に示す一点鎖線X1-X2、図24(C)は、一点鎖線Y1-Y2に対応する断面図である。なお、図24(A)の上面図では、図の明瞭化のために一部の要素を省いて図示している。
<Transistor configuration example 1>
Hereinafter, an example of the transistor according to one aspect of the present invention will be described. 24 (A), 24 (B), and 24 (C) are a top view and a cross-sectional view of a transistor according to an aspect of the present invention. 24 (A) is a top view, FIG. 24 (B) is a cross-sectional view corresponding to the alternate long and short dash line X1-X2 shown in FIG. 24 (A), and FIG. 24 (C) is a cross-sectional view corresponding to the alternate long and short dash line Y1-Y2. .. In the top view of FIG. 24A, some elements are omitted for the sake of clarity of the figure.
トランジスタ1200aは、ゲート電極として機能する導電体1205、及び導電体1260と、ゲート絶縁層として機能する絶縁体1220、絶縁体1222、絶縁体1224と、及び絶縁体1250と、チャネルが形成される領域を有する金属酸化物1230と、ソース又はドレインの一方として機能する導電体1240a及び導電体1241aと、ソース又はドレインの他方として機能する導電体1240b及び導電体1241bと、絶縁体1214と、絶縁体1216と、絶縁体1270と、過剰酸素を有する絶縁体1280と、を有する。
The
また、金属酸化物1230は、金属酸化物1230aと、金属酸化物1230a上の金属酸化物1230bと、金属酸化物1230b上の金属酸化物1230cと、を有する。なお、トランジスタ1200aをオンさせると、主として金属酸化物1230bに電流が流れる(チャネルが形成される)。一方、金属酸化物1230a及び金属酸化物1230cは、金属酸化物1230bとの界面近傍(混合領域となっている場合もある)は電流が流れる場合があるものの、その他の領域は絶縁体として機能する場合がある。
Further, the
<<層間絶縁膜、保護絶縁膜>>
絶縁体1214は、酸素や水素に対してバリア性を有する材料を用いるのが好ましい。例えば、水素に対するバリア性を有する膜の一例として、CVD法で形成した窒化シリコンを絶縁体1214に用いることができる。また、例えば、絶縁体1214に、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。特に、酸化アルミニウムは、酸素と、トランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物と、に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウムは、トランジスタの作製工程中及び作製後において、水素、水分などの不純物のトランジスタ1200aへの混入を防止することができる。また、トランジスタ1200aを構成する金属酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ1200aに対する保護膜として用いることに適している。
<< Interlayer insulating film, protective insulating film >>
As the
絶縁体1216は、絶縁体1214上に設けられる。絶縁体1216には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどの材料を用いることができる。
The
絶縁体1220、及び絶縁体1224は、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などの、酸素を含む絶縁体であることが好ましい。特に、絶縁体1224として過剰酸素を含む(化学量論的組成よりも過剰に酸素を含む)絶縁体を用いることが好ましい。このような過剰酸素を含む絶縁体を、トランジスタ1200aを構成する金属酸化物に接して設けることにより、金属酸化物中の酸素欠損を補償することができる。なお、絶縁体1222と絶縁体1224とは、必ずしも同じ材料を用いて形成しなくともよい。
The
絶縁体1222は、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)又は(Ba,Sr)TiO3(BST)などのいわゆるhigh-k材料を含む絶縁体を単層又は積層で用いることが好ましい。又はこれらの絶縁体に例えば酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理しても良い。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。
The
なお、絶縁体1222が、2層以上の積層構造を有していてもよい。その場合、同じ材料からなる積層構造に限定されず、異なる材料からなる積層構造でもよい。
The
絶縁体1220及び絶縁体1224の間に、high-k材料を含む絶縁体1222を有することで、特定の条件で絶縁体1222が電子を捕獲し、しきい値電圧を増大させることができる。つまり、絶縁体1222が負に帯電する場合がある。
By having the
例えば、絶縁体1220、及び絶縁体1224に、酸化シリコンを用い、絶縁体1222に、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタルのような電子捕獲準位の多い材料を用いた場合、半導体装置の使用温度、あるいは保管温度よりも高い温度(例えば、125℃以上450℃以下、代表的には150℃以上300℃以下)の下で、導電体1205の電位をソース電極やドレイン電極の電位より高い状態を、10ミリ秒以上、代表的には1分以上維持することで、トランジスタ1200aを構成する金属酸化物から導電体1205に向かって、電子が移動する。この時、移動する電子の一部が、絶縁体1222の電子捕獲準位に捕獲される。
For example, when silicon oxide is used for the
絶縁体1222の電子捕獲準位に必要な量の電子を捕獲させたトランジスタは、しきい値電圧がプラス側にシフトする。なお、導電体1205の電圧の制御によって電子の捕獲する量を制御することができ、それに伴ってしきい値電圧を制御することができる。当該構成を有することで、トランジスタ1200aは、ゲート電圧が0Vであっても非導通状態(オフ状態ともいう)であるノーマリーオフ型のトランジスタとなる。
The threshold voltage of the transistor in which the required amount of electrons is captured in the electron capture level of the
また、電子を捕獲する処理は、トランジスタの作製過程におこなえばよい。例えば、トランジスタのソース導電体あるいはドレイン導電体に接続する導電体の形成後、あるいは、前工程(ウェハー処理)の終了後、あるいは、ウェハーダイシング工程後、パッケージ後等、工場出荷前のいずれかの段階で行うとよい。いずれの場合にも、その後に125℃以上の温度に1時間以上さらされないことが好ましい。 Further, the process of capturing electrons may be performed in the process of manufacturing the transistor. For example, after the formation of the conductor connected to the source conductor or the drain conductor of the transistor, after the completion of the previous step (wafer processing), after the wafer dicing step, after packaging, etc., before shipment from the factory. It is good to do it in stages. In any case, it is preferable not to be subsequently exposed to a temperature of 125 ° C. or higher for 1 hour or longer.
なお、絶縁体1220と絶縁体1224とを酸化シリコン、絶縁体1222を酸化ハフニウムで構成する場合、絶縁体1220及び絶縁体1224は、化学的気相成長法(CVD法、原子層堆積(ALD)法を含む)で形成し、絶縁体1222は、スパッタリング法で形成してもよい。なお、絶縁体1222の形成に、スパッタリング法を用いることで、絶縁体1222が低温で結晶化しやすく、生じる固定電荷量が大きい場合がある。
When the
また、絶縁体1220、絶縁体1222、絶縁体1224の膜厚を適宜調整することで、しきい値電圧を制御することができる。絶縁体1220、絶縁体1222、絶縁体1224の材料と膜厚としては、好ましくは、それぞれ酸化窒化シリコン10nm、酸化アルミニウム20nm、酸化窒化シリコン30nmとするのがよい。より好ましくは、酸化窒化シリコン5nm、酸化アルミニウム5nm、酸化窒化シリコン5nmとするのがよい。
Further, the threshold voltage can be controlled by appropriately adjusting the film thicknesses of the
また、絶縁体1222には、酸素や水素に対してバリア性のある材料を用いることが好ましい。このような材料を用いて形成した場合、トランジスタ1200aを構成する金属酸化物からの酸素の放出や、外部からの水素等の不純物の混入を防ぐことができる。
Further, it is preferable to use a material having a barrier property against oxygen and hydrogen for the
絶縁体1250は、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)又は(Ba,Sr)TiO3(BST)などのいわゆるhigh-k材料を含む絶縁体を単層又は積層で用いることができる。又はこれらの絶縁体に例えば酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理しても良い。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。
The
また、絶縁体1250として、絶縁体1224と同様に、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁体を用いることが好ましい。このような過剰酸素を含む絶縁体を金属酸化物1230に接して設けることにより、金属酸化物1230中の酸素欠損を低減することができる。
Further, as the
また、絶縁体1250は、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、窒化シリコンなどの、酸素や水素に対してバリア性のある絶縁膜を用いることができる。このような材料を用いて形成した場合、金属酸化物1230からの酸素の放出や、外部からの水素等の不純物の混入を防ぐ層として機能する。
Further, the
なお、絶縁体1250は、絶縁体1220、絶縁体1222、及び絶縁体1224と同様の積層構造を有していてもよい。絶縁体1250が、電子捕獲準位に必要な量の電子を捕獲させた絶縁体を有することで、トランジスタ1200aは、しきい値電圧をプラス側にシフトすることができる。当該構成を有することで、トランジスタ1200aは、ゲート電圧が0Vであっても非導通状態(オフ状態ともいう)であるノーマリーオフ型のトランジスタとなる。
The
また、図24に示すトランジスタにおいて、金属酸化物1230と導電体1260の間に、絶縁体1250の他にバリア膜を設けてもよい。もしくは、金属酸化物1230cにバリア性があるものを用いてもよい。
Further, in the transistor shown in FIG. 24, a barrier membrane may be provided between the
例えば、過剰酸素を含む絶縁膜を金属酸化物1230に接して設け、さらにバリア膜で包み込むことで、金属酸化物を化学量論比組成とほぼ一致するような状態、又は化学量論的組成より酸素が多い過飽和の状態とすることができる。また、金属酸化物1230への水素等の不純物の侵入を防ぐことができる。
For example, by providing an insulating film containing excess oxygen in contact with the
絶縁体1270は、導電体1260を覆うように設けてもよい。絶縁体1280に酸素が脱離する酸化物材料を用いる場合、導電体1260が、脱離した酸素により酸化することを防止するため、絶縁体1270は、酸素に対してバリア性を有する材料を用いる。
The
例えば、絶縁体1270には、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を用いることができる。また絶縁体1270は、導電体1260の酸化を防止する程度に設けられていればよい。例えば、絶縁体1270の膜厚は、1nm以上10nm以下、好ましくは3nm以上7nm以下として設ける。
For example, a metal oxide such as aluminum oxide can be used for the
従って、導電体1260の酸化を抑制し、絶縁体1280から、脱離した酸素を効率的に金属酸化物1230へと供給することができる。
Therefore, it is possible to suppress the oxidation of the
<<金属酸化物>>
金属酸化物1230a、金属酸化物1230b、及び金属酸化物1230cは、In-M-Zn酸化物(MはAl、Ga、Y、又はSn)等の金属酸化物で形成される。また、金属酸化物1230として、In-Ga酸化物、In-Zn酸化物を用いてもよい。
<< Metal Oxide >>
The
以下に、本発明に係る金属酸化物1230について説明する。
Hereinafter, the
金属酸化物1230に用いる金属酸化物としては、少なくともインジウム又は亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。
The metal oxide used for the
ここで、金属酸化物が、インジウム、元素M及び亜鉛を有する場合を考える。なお、元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又はスズなどとする。そのほかの元素Mに適用可能な元素としては、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどがある。ただし、元素Mとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。 Here, consider the case where the metal oxide has indium, the element M, and zinc. The element M is aluminum, gallium, yttrium, tin, or the like. Other elements applicable to the element M include boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium and the like. However, as the element M, a plurality of the above-mentioned elements may be combined in some cases.
まず、図27(A)、図27(B)、及び図27(C)を用いて、本発明に係る金属酸化物が有するインジウム、元素M及び亜鉛の原子数比の好ましい範囲について説明する。なお、図27には、酸素の原子数比については記載しない。また、金属酸化物が有するインジウム、元素M、及び亜鉛の原子数比のそれぞれの項を[In]、[M]、及び[Zn]とする。 First, with reference to FIGS. 27 (A), 27 (B), and 27 (C), a preferable range of atomic number ratios of indium, element M, and zinc contained in the metal oxide according to the present invention will be described. Note that FIG. 27 does not show the atomic number ratio of oxygen. Further, the respective terms of the atomic number ratios of indium, element M, and zinc contained in the metal oxide are [In], [M], and [Zn].
図27(A)、図27(B)、及び図27(C)において、破線は、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):1の原子数比(αは-1以上1以下の実数)となるライン、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):2の原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):3の原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):4の原子数比となるライン、及び[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):5の原子数比となるラインを表す。 In FIGS. 27 (A), 27 (B), and 27 (C), the broken line indicates the atomic number ratio of [In]: [M]: [Zn] = (1 + α) :( 1-α): 1. (Α is a real number of -1 or more and 1 or less), [In]: [M]: [Zn] = (1 + α): (1-α): Line having an atomic number ratio of 2, [In]: [M]: [Zn] = (1 + α): (1-α): Line having an atomic number ratio of 3, [In]: [M]: [Zn] = (1 + α): (1-α): 4 Represents a line having an atomic number ratio of [In]: [M]: [Zn] = (1 + α): (1-α): 5.
また、一点鎖線は、[In]:[M]:[Zn]=1:1:βの原子数比(βは0以上の実数)となるライン、[In]:[M]:[Zn]=1:2:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=1:3:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=1:4:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=2:1:βの原子数比となるライン、及び[In]:[M]:[Zn]=5:1:βの原子数比となるラインを表す。 Further, the one-point chain line is a line having an atomic number ratio of [In]: [M]: [Zn] = 1: 1: β (β is a real number of 0 or more), [In]: [M]: [Zn]. = 1: 2: Line with atomic number ratio of β, [In]: [M]: [Zn] = 1: 3: Line with atomic number ratio of β, [In]: [M]: [Zn] = 1: 4: β atomic number ratio line, [In]: [M]: [Zn] = 2: 1: β atomic number ratio line, and [In]: [M]: [Zn] ] = 5: 1: Represents a line having an atomic number ratio of β.
また、図27に示す、[In]:[M]:[Zn]=0:2:1の原子数比又はその近傍値の金属酸化物は、スピネル型の結晶構造をとりやすい。 Further, the metal oxide having an atomic number ratio of [In]: [M]: [Zn] = 0: 2: 1 or a value close to the atomic number ratio shown in FIG. 27 tends to have a spinel-type crystal structure.
図27(A)及び図27(B)では、本発明の一態様の金属酸化物が有する、インジウム、元素M、及び亜鉛の原子数比の好ましい範囲の一例について示している。 27 (A) and 27 (B) show an example of a preferable range of atomic number ratios of indium, element M, and zinc contained in the metal oxide of one aspect of the present invention.
一例として、図28に、[In]:[M]:[Zn]=1:1:1である、InMZnO4の結晶構造を示す。また、図28は、b軸に平行な方向から観察した場合のInMZnO4の結晶構造である。なお、図28に示すM、Zn、酸素を有する層(以下、(M,Zn)層)における金属元素は、元素M又は亜鉛を表している。この場合、元素Mと亜鉛の割合が等しいものとする。元素Mと亜鉛とは、置換が可能であり、配列は不規則である。 As an example, FIG. 28 shows the crystal structure of InMZnO 4 in which [In]: [M]: [Zn] = 1: 1: 1. Further, FIG. 28 is a crystal structure of InMZnO 4 when observed from a direction parallel to the b-axis. The metal element in the layer having M, Zn, and oxygen (hereinafter, (M, Zn) layer) shown in FIG. 28 represents the element M or zinc. In this case, it is assumed that the ratios of the element M and zinc are equal. The elements M and zinc can be substituted and the arrangement is irregular.
InMZnO4は、層状の結晶構造(層状構造ともいう)をとり、図28に示すように、インジウム、及び酸素を有する層(以下、In層)が1に対し、元素M、亜鉛、及び酸素を有する(M,Zn)層が2となる。 InMZnO 4 has a layered crystal structure (also referred to as a layered structure), and as shown in FIG. 28, indium and a layer having oxygen (hereinafter referred to as In layer) have 1 element M, zinc, and oxygen. The number of (M, Zn) layers is 2.
また、インジウムと元素Mは、互いに置換可能である。そのため、(M,Zn)層の元素Mがインジウムと置換し、(In,M,Zn)層と表すこともできる。その場合、In層が1に対し、(In,M,Zn)層が2である層状構造をとる。 Indium and the element M are substitutable for each other. Therefore, the element M of the (M, Zn) layer can be replaced with indium and expressed as the (In, M, Zn) layer. In that case, it has a layered structure in which the In layer is 1 and the (In, M, Zn) layer is 2.
[In]:[M]:[Zn]=1:1:2となる原子数比の金属酸化物は、In層が1に対し、(M,Zn)層が3である層状構造をとる。つまり、[In]及び[M]に対し[Zn]が大きくなると、金属酸化物が結晶化した場合、In層に対する(M,Zn)層の割合が増加する。 The metal oxide having an atomic number ratio of [In]: [M]: [Zn] = 1: 1: 2 has a layered structure in which the In layer is 1 and the (M, Zn) layer is 3. That is, when [Zn] becomes larger than [In] and [M], the ratio of the (M, Zn) layer to the In layer increases when the metal oxide crystallizes.
ただし、金属酸化物中において、In層が1層に対し、(M,Zn)層の層数が非整数である場合、In層が1層に対し、(M,Zn)層の層数が整数である層状構造を複数種有する場合がある。例えば、[In]:[M]:[Zn]=1:1:1.5である場合、In層が1に対し、(M,Zn)層が2である層状構造と、(M,Zn)層が3である層状構造とが混在する層状構造となる場合がある。 However, in the metal oxide, when the number of (M, Zn) layers is non-integer with respect to one In layer, the number of (M, Zn) layers is one with respect to one In layer. It may have multiple types of layered structures that are integers. For example, when [In]: [M]: [Zn] = 1: 1: 1.5, a layered structure in which the In layer is 1 and the (M, Zn) layer is 2, and (M, Zn). ) It may be a layered structure in which a layered structure having 3 layers is mixed.
例えば、金属酸化物をスパッタリング装置にて成膜する場合、ターゲットの原子数比からずれた原子数比の膜が形成される。特に、成膜時の基板温度によっては、ターゲットの[Zn]よりも、膜の[Zn]が小さくなる場合がある。 For example, when a metal oxide is formed into a film by a sputtering apparatus, a film having an atomic number ratio deviating from the target atomic number ratio is formed. In particular, depending on the substrate temperature at the time of film formation, the film [Zn] may be smaller than the target [Zn].
また、金属酸化物中に複数の相が共存する場合がある(二相共存、三相共存など)。例えば、[In]:[M]:[Zn]=0:2:1の原子数比の近傍値である原子数比では、スピネル型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。また、[In]:[M]:[Zn]=1:0:0を示す原子数比の近傍値である原子数比では、ビックスバイト型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。金属酸化物中に複数の相が共存する場合、異なる結晶構造の間において、粒界(グレインバウンダリーともいう)が形成される場合がある。 In addition, a plurality of phases may coexist in the metal oxide (two-phase coexistence, three-phase coexistence, etc.). For example, at an atomic number ratio that is close to the atomic number ratio of [In]: [M]: [Zn] = 0: 2: 1, two phases of a spinel-type crystal structure and a layered crystal structure coexist. Cheap. Further, in the atomic number ratio, which is a value close to the atomic number ratio indicating [In]: [M]: [Zn] = 1: 0: 0, the two phases of the big bite type crystal structure and the layered crystal structure are present. Easy to coexist. When a plurality of phases coexist in a metal oxide, grain boundaries (also referred to as grain boundaries) may be formed between different crystal structures.
また、インジウムの含有率を高くすることで、金属酸化物のキャリア移動度(電子移動度)を高くすることができる。これは、インジウム、元素M及び亜鉛を有する金属酸化物では、主として重金属のs軌道がキャリア伝導に寄与しており、インジウムの含有率を高くすることにより、s軌道が重なる領域がより大きくなるため、インジウムの含有率が高い金属酸化物はインジウムの含有率が低い金属酸化物と比較してキャリア移動度が高くなるためである。 Further, by increasing the content of indium, the carrier mobility (electron mobility) of the metal oxide can be increased. This is because in metal oxides containing indium, element M and zinc, the s orbitals of heavy metals mainly contribute to carrier conduction, and by increasing the content of indium, the region where the s orbitals overlap becomes larger. This is because the metal oxide having a high indium content has a higher carrier mobility than the metal oxide having a low indium content.
一方、金属酸化物中のインジウム及び亜鉛の含有率が低くなると、キャリア移動度が低くなる。従って、[In]:[M]:[Zn]=0:1:0を示す原子数比、及びその近傍値である原子数比(例えば図27(C)に示す領域C)では、絶縁性が高くなる。 On the other hand, when the content of indium and zinc in the metal oxide is low, the carrier mobility is low. Therefore, in the atomic number ratio showing [In]: [M]: [Zn] = 0: 1: 0 and the atomic number ratio which is a value close to the atomic number ratio (for example, the region C shown in FIG. 27C), the insulating property Will be higher.
従って、本発明の一態様に係る金属酸化物は、キャリア移動度が高く、かつ、粒界が少ない層状構造となりやすい、図27(A)の領域Aで示される原子数比を有することが好ましい。 Therefore, it is preferable that the metal oxide according to one aspect of the present invention has the atomic number ratio shown in the region A of FIG. 27 (A), which tends to have a layered structure having high carrier mobility and few grain boundaries. ..
また、図27(B)に示す領域Bは、[In]:[M]:[Zn]=4:2:3から4.1、及びその近傍値を示している。近傍値には、例えば、原子数比が[In]:[M]:[Zn]=5:3:4が含まれる。領域Bで示される原子数比を有する金属酸化物は、特に、結晶性が高く、キャリア移動度も高い優れた金属酸化物である。 Further, the region B shown in FIG. 27 (B) shows [In]: [M]: [Zn] = 4: 2: 3 to 4.1, and values in the vicinity thereof. The neighborhood value includes, for example, an atomic number ratio of [In]: [M]: [Zn] = 5: 3: 4. The metal oxide having the atomic number ratio shown in the region B is an excellent metal oxide having high crystallinity and high carrier mobility.
なお、金属酸化物が、層状構造を形成する条件は、原子数比によって一義的に定まらない。原子数比により、層状構造を形成するための難易の差はある。一方、同じ原子数比であっても、形成条件により、層状構造になる場合も層状構造にならない場合もある。従って、図示する領域は、金属酸化物が層状構造を有する原子数比を示す領域であり、領域A乃至領域Cの境界は厳密ではない。 The conditions under which the metal oxide forms a layered structure are not uniquely determined by the atomic number ratio. Depending on the atomic number ratio, there is a difference in the difficulty of forming a layered structure. On the other hand, even if the atomic number ratio is the same, the layered structure may or may not be formed depending on the formation conditions. Therefore, the region shown in the figure is a region showing the atomic number ratio of the metal oxide having a layered structure, and the boundary between the regions A and C is not strict.
続いて、上記金属酸化物をトランジスタに用いる場合について説明する。 Subsequently, a case where the above metal oxide is used for a transistor will be described.
なお、上記金属酸化物をトランジスタに用いることで、粒界におけるキャリア散乱等を減少させることができるため、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。 By using the metal oxide in the transistor, carrier scattering and the like at the grain boundaries can be reduced, so that a transistor with high field effect mobility can be realized. In addition, a highly reliable transistor can be realized.
また、トランジスタには、キャリア密度の低い金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、金属酸化物は、キャリア密度が8×1011cm-3未満、好ましくは1×1011cm-3未満、さらに好ましくは1×1010cm-3未満であり、1×10-9cm-3以上とすればよい。 Further, it is preferable to use a metal oxide having a low carrier density for the transistor. For example, metal oxides have a carrier density of less than 8 × 10 11 cm -3 , preferably less than 1 × 10 11 cm -3 , more preferably less than 1 × 10 10 cm -3 , and 1 × 10 -9 cm. It should be -3 or more.
なお、高純度真性又は実質的に高純度真性である金属酸化物は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。また、高純度真性又は実質的に高純度真性である金属酸化物は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。 It should be noted that the metal oxide having high purity intrinsicity or substantially high purity intrinsicity has few carriers, so that the carrier density can be lowered. Further, since the metal oxide having high purity intrinsicity or substantially high purity intrinsicity has a low defect level density, the trap level density may also be low.
また、金属酸化物のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い金属酸化物にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。 In addition, the charge captured at the trap level of the metal oxide takes a long time to disappear, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor in which a channel region is formed in a metal oxide having a high trap level density may have unstable electrical characteristics.
従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、金属酸化物中の不純物濃度を低減することが有効である。また、金属酸化物中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。 Therefore, in order to stabilize the electrical characteristics of the transistor, it is effective to reduce the concentration of impurities in the metal oxide. Further, in order to reduce the impurity concentration in the metal oxide, it is preferable to reduce the impurity concentration in the adjacent film. Impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metals, alkaline earth metals, iron, nickel, silicon and the like.
ここで、金属酸化物中における各不純物の影響について説明する。 Here, the influence of each impurity in the metal oxide will be described.
金属酸化物において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、金属酸化物において欠陥準位が形成される。このため、金属酸化物におけるシリコンや炭素の濃度と、金属酸化物との界面近傍のシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3以下とする。 When silicon or carbon, which is one of the Group 14 elements, is contained in the metal oxide, a defect level is formed in the metal oxide. Therefore, the concentration of silicon and carbon in the metal oxide and the concentration of silicon and carbon near the interface with the metal oxide (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry (SIMS)) are 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 17 atoms / cm 3 or less.
また、金属酸化物にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれている金属酸化物を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、金属酸化物中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的には、SIMSにより得られる金属酸化物中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1016atoms/cm3以下にする。 Further, when the metal oxide contains an alkali metal or an alkaline earth metal, a defect level may be formed and carriers may be generated. Therefore, a transistor using a metal oxide containing an alkali metal or an alkaline earth metal tends to have a normally-on characteristic. Therefore, it is preferable to reduce the concentration of alkali metal or alkaline earth metal in the metal oxide. Specifically, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal in the metal oxide obtained by SIMS is set to 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 16 atoms / cm 3 or less.
また、金属酸化物において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている金属酸化物を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、該金属酸化物において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、金属酸化物中の窒素濃度は、SIMSにおいて、5×1019atoms/cm3未満、好ましくは5×1018atoms/cm3以下、より好ましくは1×1018atoms/cm3以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm3以下とする。 Further, in the metal oxide, when nitrogen is contained, electrons which are carriers are generated, the carrier density is increased, and it is easy to form an n-type. As a result, a transistor using a metal oxide containing nitrogen as a semiconductor tends to have normally-on characteristics. Therefore, in the metal oxide, nitrogen is preferably reduced as much as possible, for example, the nitrogen concentration in the metal oxide is less than 5 × 10 19 atoms / cm 3 in SIMS, preferably 5 × 10 18 . Atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, still more preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less.
また、金属酸化物に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている金属酸化物を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、金属酸化物中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、金属酸化物において、SIMSにより得られる水素濃度を、1×1020atoms/cm3未満、好ましくは1×1019atoms/cm3未満、より好ましくは5×1018atoms/cm3未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm3未満とする。 Further, hydrogen contained in a metal oxide reacts with oxygen bonded to a metal atom to become water, which may form an oxygen deficiency. When hydrogen enters the oxygen deficiency, electrons that are carriers may be generated. In addition, a part of hydrogen may be combined with oxygen that is bonded to a metal atom to generate an electron as a carrier. Therefore, a transistor using a metal oxide containing hydrogen tends to have a normally-on characteristic. Therefore, it is preferable that hydrogen in the metal oxide is reduced as much as possible. Specifically, in metal oxides, the hydrogen concentration obtained by SIMS is less than 1 × 10 20 atoms / cm 3 , preferably less than 1 × 10 19 atoms / cm 3 , more preferably 5 × 10 18 atoms / cm. Less than 3 , more preferably less than 1 × 10 18 atoms / cm 3 .
不純物が十分に低減された金属酸化物をトランジスタのチャネル領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。 By using a metal oxide having sufficiently reduced impurities in the channel region of the transistor, stable electrical characteristics can be imparted.
続いて、該金属酸化物を2層構造、又は3層構造とした場合について述べる。金属酸化物S1、金属酸化物S2、及び金属酸化物S3の積層構造に接する絶縁体のバンド図と、金属酸化物S1及び金属酸化物S2の積層構造にに接する絶縁体のバンド図、金属酸化物S2及び金属酸化物S3の積層構造に接する絶縁体のバンド図と、について、図29を用いて説明する。 Subsequently, a case where the metal oxide has a two-layer structure or a three-layer structure will be described. A band diagram of an insulator in contact with a laminated structure of a metal oxide S1, a metal oxide S2, and a metal oxide S3, a band diagram of an insulator in contact with a laminated structure of a metal oxide S1 and a metal oxide S2, and a metal oxidation. A band diagram of an insulator in contact with the laminated structure of the object S2 and the metal oxide S3 will be described with reference to FIG. 29.
図29(A)は、絶縁体I1、金属酸化物S1、金属酸化物S2、金属酸化物S3、及び絶縁体I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。また、図29(B)は、絶縁体I1、金属酸化物S2、金属酸化物S3、及び絶縁体I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。また、図29(C)は、絶縁体I1、金属酸化物S1、金属酸化物S2、及び絶縁体I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。なお、バンド図は、理解を容易にするため絶縁体I1、金属酸化物S1、金属酸化物S2、金属酸化物S3、及び絶縁体I2の伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)を示す。 FIG. 29A is an example of a band diagram in the film thickness direction of the laminated structure having the insulator I1, the metal oxide S1, the metal oxide S2, the metal oxide S3, and the insulator I2. Further, FIG. 29B is an example of a band diagram in the film thickness direction of the laminated structure having the insulator I1, the metal oxide S2, the metal oxide S3, and the insulator I2. Further, FIG. 29C is an example of a band diagram in the film thickness direction of the laminated structure having the insulator I1, the metal oxide S1, the metal oxide S2, and the insulator I2. The band diagram shows the energy level (Ec) at the lower end of the conduction band of the insulator I1, the metal oxide S1, the metal oxide S2, the metal oxide S3, and the insulator I2 for easy understanding.
金属酸化物S1、金属酸化物S3は、金属酸化物S2よりも伝導帯下端のエネルギー準位が真空準位に近く、代表的には、金属酸化物S2の伝導帯下端のエネルギー準位と、金属酸化物S1、金属酸化物S3の伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.15eV以上、又は0.5eV以上、かつ2eV以下、又は1eV以下であることが好ましい。すなわち、金属酸化物S1、金属酸化物S3の電子親和力と、金属酸化物S2の電子親和力との差が、0.15eV以上、又は0.5eV以上、かつ2eV以下、又は1eV以下であることが好ましい。 The metal oxide S1 and the metal oxide S3 have an energy level at the lower end of the conduction band closer to the vacuum level than the metal oxide S2, and typically have an energy level at the lower end of the conduction band of the metal oxide S2. It is preferable that the difference between the energy level of the lower end of the conduction band of the metal oxide S1 and the metal oxide S3 is 0.15 eV or more, 0.5 eV or more, and 2 eV or less, or 1 eV or less. That is, the difference between the electron affinity of the metal oxide S1 and the metal oxide S3 and the electron affinity of the metal oxide S2 is 0.15 eV or more, 0.5 eV or more, and 2 eV or less, or 1 eV or less. preferable.
図29(A)、図29(B)、及び図29(C)に示すように、金属酸化物S1、金属酸化物S2、金属酸化物S3において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化又は連続接合するともいうことができる。このようなバンド図を有するためには、金属酸化物S1と金属酸化物S2との界面、又は金属酸化物S2と金属酸化物S3との界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。 As shown in FIGS. 29 (A), 29 (B), and 29 (C), the energy level at the lower end of the conduction band changes gently in the metal oxide S1, the metal oxide S2, and the metal oxide S3. do. In other words, it can also be said to be continuously changing or continuously joining. In order to have such a band diagram, the defect level density of the mixed layer formed at the interface between the metal oxide S1 and the metal oxide S2 or the interface between the metal oxide S2 and the metal oxide S3 is lowered. It is good to do.
具体的には、金属酸化物S1と金属酸化物S2、金属酸化物S2と金属酸化物S3が、酸素以外に共通の元素を有する(主成分とする)ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、金属酸化物S2がIn-Ga-Zn酸化物の場合、金属酸化物S1、金属酸化物S3として、In-Ga-Zn酸化物、Ga-Zn酸化物、酸化ガリウムなどを用いるとよい。 Specifically, the metal oxide S1 and the metal oxide S2, and the metal oxide S2 and the metal oxide S3 have a common element (main component) other than oxygen, so that the defect level density is low. Layers can be formed. For example, when the metal oxide S2 is an In—Ga—Zn oxide, In—Ga—Zn oxide, Ga—Zn oxide, gallium oxide or the like may be used as the metal oxide S1 and the metal oxide S3.
このとき、キャリアの主たる経路は金属酸化物S2となる。金属酸化物S1と金属酸化物S2との界面、及び金属酸化物S2と金属酸化物S3との界面における欠陥準位密度を低くすることができるため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さく、高いオン電流が得られる。 At this time, the main path of the carrier is the metal oxide S2. Since the defect level density at the interface between the metal oxide S1 and the metal oxide S2 and the interface between the metal oxide S2 and the metal oxide S3 can be lowered, the influence of interfacial scattering on carrier conduction is small. High on-current is obtained.
トラップ準位に電子が捕獲されることで、捕獲された電子は固定電荷のように振る舞うため、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。金属酸化物S1、金属酸化物S3を設けることにより、トラップ準位を金属酸化物S2より遠ざけることができる。当該構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧がプラス方向にシフトすることを防止することができる。 When electrons are trapped at the trap level, the trapped electrons behave like a fixed charge, and the threshold voltage of the transistor shifts in the positive direction. By providing the metal oxide S1 and the metal oxide S3, the trap level can be kept away from the metal oxide S2. With this configuration, it is possible to prevent the threshold voltage of the transistor from shifting in the positive direction.
金属酸化物S1、金属酸化物S3は、金属酸化物S2と比較して、導電率が十分に低い材料を用いる。このとき、金属酸化物S2、金属酸化物S2と金属酸化物S1との界面、及び金属酸化物S2と金属酸化物S3との界面が、主にチャネル領域として機能する。例えば、金属酸化物S1、金属酸化物S3には、図27(C)において、絶縁性が高くなる領域Cで示す原子数比の金属酸化物を用いればよい。なお、図27(C)に示す領域Cは、[In]:[M]:[Zn]=0:1:0、又はその近傍値である原子数比を示している。 As the metal oxide S1 and the metal oxide S3, a material having a sufficiently low conductivity as compared with the metal oxide S2 is used. At this time, the metal oxide S2, the interface between the metal oxide S2 and the metal oxide S1, and the interface between the metal oxide S2 and the metal oxide S3 mainly function as a channel region. For example, for the metal oxide S1 and the metal oxide S3, the metal oxide having the atomic number ratio shown in the region C where the insulating property is high may be used in FIG. 27 (C). The region C shown in FIG. 27 (C) shows the atomic number ratio which is [In]: [M]: [Zn] = 0: 1: 0 or a value in the vicinity thereof.
特に、金属酸化物S2に領域Aで示される原子数比の金属酸化物を用いる場合、金属酸化物S1及び金属酸化物S3には、[M]/[In]が1以上、好ましくは2以上である金属酸化物を用いることが好ましい。また、金属酸化物S3として、十分に高い絶縁性を得ることができる[M]/([Zn]+[In])が1以上である金属酸化物を用いることが好適である。 In particular, when a metal oxide having an atomic number ratio shown in region A is used for the metal oxide S2, [M] / [In] is 1 or more, preferably 2 or more for the metal oxide S1 and the metal oxide S3. It is preferable to use a metal oxide which is. Further, as the metal oxide S3, it is preferable to use a metal oxide having [M] / ([Zn] + [In]) of 1 or more, which can obtain sufficiently high insulating properties.
<<ソース電極、ドレイン電極>>
導電体1240a、及び導電体1241aと、導電体1240b、及び導電体1241bとは、一方がソース電極として機能し、他方がドレイン電極として機能する。
<< Source electrode, drain electrode >>
One of the
導電体1240a、導電体1241aと、導電体1240b、及び導電体1241bは、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンなどの金属、又はこれを主成分とする合金を用いることができる。また、図では2層構造を示したが、単層構造又は3層以上の積層構造としてもよい。
The
例えば、導電体1241a、及び導電体1241bにアルミニウム膜を用いて、導電体1240a及び導電体1240bに、チタン膜を積層するとよい。また、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅-マグネシウム-アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造としてもよい。
For example, an aluminum film may be used for the
また、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。 Further, a three-layer structure, a molybdenum film or a molybdenum film or a titanium film having a titanium film or a titanium nitride film and an aluminum film or a copper film laminated on the titanium film or the titanium nitride film and further forming a titanium film or a titanium nitride film on the aluminum film or the copper film. There is a three-layer structure in which a molybdenum nitride film and an aluminum film or a copper film are laminated on the molybdenum film or the molybdenum nitride film, and a molybdenum film or a molybdenum nitride film is formed on the aluminum film or a copper film. A transparent conductive material containing indium oxide, tin oxide or zinc oxide may be used.
<<ゲート電極>>
ゲート電極として機能する導電体1205a、及び導電体1205bについて説明する。図24では、導電体1205a、及び導電体1205bの2層構造を示したが、当該構成に限定されず、単層でも3層以上の積層構造でもよい。例えば、導電体1205aとして、水素に対するバリア性を有する導電体として、窒化タンタル等を用い、導電体1205bとして、導電性が高いタングステンを積層するとよい。当該組み合わせを用いることで、配線としての導電性を保持したまま、金属酸化物1230への水素の拡散を抑制することができる。
<< Gate electrode >>
The
また、ゲート電極として機能する導電体1260a、及び導電体1260bは、例えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属、又は上述した金属を成分とする合金か、上述した金属を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一又は複数から選択された金属を用いてもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサイド等のシリサイドを用いてもよい。
Further, the
例えば、導電体1260aにアルミニウムを用い、導電体1260bにチタン膜を積層する二層構造とするとよい。また、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造としてもよい。
For example, it is preferable to use aluminum for the
また、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一又は複数の金属を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。 Further, there is a titanium film and a three-layer structure in which an aluminum film is laminated on the titanium film and a titanium film is further formed on the titanium film. Further, an alloy film or a nitride film in which one or more metals selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium are combined with aluminum may be used.
また、導電体1260は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム金属酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属の積層構造とすることもできる。
Further, the
<<s-channel構造>>
また、図24(C)に示すように、トランジスタ1200aは、金属酸化物1230bの側面を導電体1260で囲んでいる構造を有している。本明細書では、このように、チャネルが形成される領域をゲート電極の電界によって電気的に取り囲むトランジスタの構造を、surrounded channel(s-channel)構造と呼ぶ。この構造をとることで、導電体1260の電界によって、金属酸化物1230を電気的に取り囲むことができ、金属酸化物1230bの全体(バルク)にチャネルを形成することができる。したがって、s-channel構造では、トランジスタのソース-ドレイン間に大電流を流すことができ、オン電流を高くすることができる。また、チャネルが形成される領域に全周から電圧が印加されるため、リーク電流が抑制されたトランジスタを提供することができる。
<< s-channel structure >>
Further, as shown in FIG. 24C, the
s-channel構造は、高いオン電流が得られるため、LSI(Large Scale Integration)など微細化されたトランジスタが要求される半導体装置に適した構造といえる。トランジスタを微細化できるため、該トランジスタを有する半導体装置は、集積度の高い、高密度化された半導体装置とすることが可能となる。 Since the s-channel structure can obtain a high on-current, it can be said that the structure is suitable for semiconductor devices that require miniaturized transistors such as LSI (Large Scale Integration). Since the transistor can be miniaturized, the semiconductor device having the transistor can be a high-density semiconductor device with a high degree of integration.
<トランジスタの構成例2>
図25にトランジスタ1200aとは別のトランジスタの構造の一例を示す。図25(A)はトランジスタ1200bの上面を示す。また、図25(B)は、図25(A)に示す一点鎖線X1-X2に対応する断面図であり、図25(C)はY1-Y2に対応する断面図である。
<Transistor configuration example 2>
FIG. 25 shows an example of the structure of a transistor different from the
なお、図25に示すトランジスタ1200bにおいて、図24に示したトランジスタ1200aを構成する構造と同機能を有する構造には、同符号を付記する。
In the
図25に示す構造は、絶縁体1280に形成された開口部に、金属酸化物1230c、絶縁体1250、導電体1260を形成されている。また、導電体1240a、導電体1240b、導電体1241a、及び導電体1241bの端部と、絶縁体1280に形成された開口部の端部が一致している。さらに、導電体1240a、導電体1240b、導電体1241a、及び導電体1241bの端部が、金属酸化物1230の端部の一部と一致している。従って、導電体1240a、導電体1240b、導電体1241a、及び導電体1241bは、金属酸化物1230又は絶縁体1280の開口部と、同時に整形することができる。そのため、マスク及び工程を削減することができる。また、歩留まりや生産性を向上させることができる。
In the structure shown in FIG. 25, a
さらに、図25に示すトランジスタ1200bは、導電体1240a、導電体1240b、導電体1241a、及び導電体1241bと、導電体1260と、がほとんど重ならない構造を有するため、導電体1260にかかる寄生容量を小さくすることができる。即ち、動作周波数が高いトランジスタ1200bを提供することができる。
Further, since the
<トランジスタの構成例3>
図26には、トランジスタ1200a及びトランジスタ1200bとは別のトランジスタの構造の一例を示す。図26(A)はトランジスタ1200cの上面を示す。なお、図の明瞭化のため、図26(A)において一部の膜は省略されている。また、図26(B)は、図26(A)に示す一点鎖線X1-X2に対応する断面図であり、図26(C)はY1-Y2に対応する断面図である。
<Transistor configuration example 3>
FIG. 26 shows an example of the structure of a transistor different from the
なお、図26に示すトランジスタ1200cにおいて、図24に示したトランジスタ1200aを構成する構造と同機能を有する構造には、同符号を付記する。
In the
図26に示す構造は、金属酸化物1230に、ソース領域又はドレイン領域の一方として機能する領域1245a、及びソース領域又はドレイン領域の他方として機能する領域1245bとが設けられている。当該領域は、導電体1260をマスクとしてホウ素、リン、アルゴンなどの不純物を金属酸化物1230に添加することによって形成することができる。また、絶縁体1280を窒化珪素膜などの水素を含む絶縁体とすることで、水素を金属酸化物1230の一部に拡散させることで形成することができる。そのため、マスク又は工程を削減することができる。また、歩留まりや生産性を向上させることができる。
In the structure shown in FIG. 26, the
<トランジスタの構成例4>
図30(A)乃至図30(D)は、トランジスタ1400の上面図及び断面図である。図30(A)は、トランジスタ1400の上面図であり、図30(B)は図30(A)に示す一点鎖線A1-A2に対応する断面図であり、図30(C)は一点鎖線A3-A4に対応する断面図である。なお、一点鎖線A1-A2をチャネル長方向、一点鎖線A3-A4をチャネル幅方向という場合がある。なお、トランジスタ1400もトランジスタ1200a等と同様に、s-channel構造のトランジスタである。
<Transistor configuration example 4>
30 (A) to 30 (D) are a top view and a cross-sectional view of the
トランジスタ1400は、基板1450と、基板1450上の絶縁体1401と、絶縁体1401上の導電体1414と、導電体1414を覆うように形成された絶縁体1402と、絶縁体1402上の絶縁体1403と、絶縁体1403上の絶縁体1404と、絶縁体1404上に、金属酸化物1431、金属酸化物1432、金属酸化物1433の順で形成された積層(まとめて金属酸化物1430と表記する場合がある。)と、金属酸化物1433上の絶縁体1406と、絶縁体1406上の導電体1412と、導電体1412の側面上の絶縁体1409と、絶縁体1404と金属酸化物1433と絶縁体1409と導電体1412とを覆うように形成された絶縁体1407と、絶縁体1407上の絶縁体1408と、を有する。
The
絶縁体1406及び導電体1412は、少なくとも一部が導電体1414及び金属酸化物1432と重なる。導電体1412のチャネル長方向の側面端部と絶縁体1406のチャネル長方向の側面端部は概略一致していることが好ましい。ここで、絶縁体1406はトランジスタ1400のゲート絶縁体として機能し、導電体1412はトランジスタ1400のゲート電極として機能し、絶縁体1409はトランジスタ1400のサイドウォール絶縁体として機能する。
The
金属酸化物1432は、金属酸化物1433及び絶縁体1406を介して導電体1412と重なる領域を有する。金属酸化物1431の外周が金属酸化物1432の外周と概略一致し、金属酸化物1433の外周が金属酸化物1431及び金属酸化物1432の外周よりも外側に位置することが好ましい。ここでは、金属酸化物1433の外周が金属酸化物1431の外周よりも外側に位置する形状となっているが、本実施の形態に示すトランジスタはこれに限られるものではない。例えば、金属酸化物1431の外周が金属酸化物1433の外周より外側に位置してもよいし、金属酸化物1431の側面端部と、金属酸化物1433の側面端部とが概略一致する形状としてもよい。
The
<<基板>>
基板1450としては、例えば、絶縁体基板、半導体基板又は導電体基板を用いればよい。絶縁体基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、安定化ジルコニア基板(イットリア安定化ジルコニア基板など)、樹脂基板などがある。また、半導体基板としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの単体半導体基板、又は炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムからなる化合物半導体基板などがある。さらには、前述の半導体基板内部に絶縁体領域を有する半導体基板、例えばSOI(Silicon On Insulator)基板などがある。導電体基板としては、黒鉛基板、金属基板、合金基板、導電性樹脂基板などがある。又は、金属の窒化物を有する基板、金属の酸化物を有する基板などがある。さらには、絶縁体基板に導電体又は半導体が設けられた基板、半導体基板に導電体又は絶縁体が設けられた基板、導電体基板に半導体又は絶縁体が設けられた基板などがある。又は、これらの基板に素子が設けられたものを用いてもよい。基板に設けられる素子としては、容量素子、抵抗素子、スイッチ素子、発光素子、記憶素子などがある。
<< Board >>
As the
また、基板1450として、可とう性基板を用いてもよい。なお、可とう性基板上にトランジスタを設ける方法としては、非可とう性の基板上にトランジスタを作製した後、トランジスタを剥離し、可とう性基板である基板1450に転置する方法もある。その場合には、非可とう性基板とトランジスタとの間に剥離層を設けるとよい。なお、基板1450として、繊維を編みこんだシート、フィルム又は箔などを用いてもよい。また、基板1450が伸縮性を有してもよい。また、基板1450は、折り曲げや引っ張りをやめた際に、元の形状に戻る性質を有してもよい。又は、元の形状に戻らない性質を有してもよい。基板1450の厚さは、例えば、5μm以上かつ700μm以下、好ましくは10μm以上かつ500μm以下、さらに好ましくは15μm以上かつ300μm以下とする。基板1450を薄くすると、半導体装置を軽量化することができる。また、基板1450を薄くすることで、ガラスなどを用いた場合にも伸縮性を有する場合や、折り曲げや引っ張りをやめた際に、元の形状に戻る性質を有する場合がある。そのため、落下などによって基板1450上の半導体装置に加わる衝撃などを緩和することができる。即ち、丈夫な半導体装置を提供することができる。
Further, a flexible substrate may be used as the
可とう性基板である基板1450としては、例えば、金属、合金、樹脂もしくはガラス、又はそれらの繊維などを用いることができる。可とう性基板である基板1450は、線膨張率が低いほど環境による変形が抑制されて好ましい。可とう性基板である基板1450としては、例えば、線膨張率が1×10-3/K以下、5×10-5/K以下、又は1×10-5/K以下である材質を用いればよい。樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミドなど)、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などがある。特に、アラミドは、線膨張率が低いため、可とう性基板である基板1450として好適である。
As the
<<下地絶縁体>>
絶縁体1401は、基板1450と導電体1414を電気的に分離させる機能を有する。
<< Underlying insulator >>
The
絶縁体1401又は絶縁体1402は、単層構造又は積層構造の絶縁体で形成される。絶縁体を構成する材料には、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどがある。
The
また、絶縁体1402として、TEOS(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)若しくはシラン等と、酸素若しくは亜酸化窒素等とを反応させて形成した段差被覆性の良い酸化シリコンを用いてもよい。
Further, as the
また、絶縁体1402を成膜した後、その上面の平坦性を高めるためにCMP法等を用いた平坦化処理を行ってもよい。
Further, after forming the
絶縁体1404は、酸化物を含むことが好ましい。特に加熱により一部の酸素が脱離する酸化物材料を含むことが好ましい。好適には、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物を用いることが好ましい。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物膜は、加熱により一部の酸素が脱離する。絶縁体1404から脱離した酸素は金属酸化物1430に供給され、金属酸化物1430の酸素欠損を低減することが可能となる。その結果、トランジスタの電気特性の変動を抑制し、信頼性を高めることができる。
The
化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物膜は、例えば、TDS(Thermal Desorption Spectroscopy)分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1018atoms/cm3以上、好ましくは3.0×1020atoms/cm3以上である酸化物膜である。なお、上記TDS分析時における膜の表面温度としては100℃以上かつ700℃以下、又は100℃以上かつ500℃以下の範囲が好ましい。 An oxide film containing more oxygen than oxygen satisfying a chemical quantitative composition has an oxygen desorption amount of 1.0 × 10 in terms of oxygen atoms in, for example, TDS (Thermal Desorption Spectroscopy) analysis. An oxide film having 18 atoms / cm 3 or more, preferably 3.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more. The surface temperature of the film at the time of the TDS analysis is preferably in the range of 100 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, or 100 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
絶縁体1404は、金属酸化物1430に酸素を供給することができる酸化物を含むことが好ましい。例えば、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを含む材料を用いることが好ましい。
The
又は、絶縁体1404として、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の金属酸化物を用いてもよい。
Alternatively, as the
絶縁体1404に酸素を過剰に含有させるためには、例えば酸素雰囲気下にて絶縁体1404の成膜を行えばよい。又は、成膜後の絶縁体1404に酸素を導入して酸素を過剰に含有する領域を形成してもよく、双方の手段を組み合わせてもよい。
In order to allow the
例えば、成膜後の絶縁体1404に、酸素(少なくとも酸素ラジカル、酸素原子、酸素イオンのいずれかを含む)を導入して酸素を過剰に含有する領域を形成する。酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ処理などを用いることができる。
For example, oxygen (including at least one of oxygen radicals, oxygen atoms, and oxygen ions) is introduced into the
酸素導入方法には、酸素を含むガスを用いることができる。酸素を含むガスとしては、例えば酸素、亜酸化窒素、二酸化窒素、二酸化炭素、一酸化炭素などを用いることができる。また、酸素導入処理において、酸素を含むガスに希ガスを含ませてもよい。又は、水素等を含ませてもよい。例えば、二酸化炭素、水素及びアルゴンの混合ガスを用いるとよい。 As the oxygen introduction method, a gas containing oxygen can be used. As the gas containing oxygen, for example, oxygen, nitrous oxide, nitrogen dioxide, carbon dioxide, carbon monoxide and the like can be used. Further, in the oxygen introduction process, the gas containing oxygen may contain a rare gas. Alternatively, hydrogen or the like may be contained. For example, a mixed gas of carbon dioxide, hydrogen and argon may be used.
また、絶縁体1404を成膜した後、その上面の平坦性を高めるためにCMP法等を用いた平坦化処理を行ってもよい。
Further, after forming the
絶縁体1403は、絶縁体1404に含まれる酸素が、導電体1414に含まれる金属と結びつき、絶縁体1404に含まれる酸素が減少することを防ぐパッシベーション機能を有する。
The
絶縁体1403は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁体1403を設けることで、金属酸化物1430からの酸素の外部への拡散と、外部から金属酸化物1430への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。
The
絶縁体1403としては、例えば、窒化物絶縁体を用いることができる。該窒化物絶縁体としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。なお、窒化物絶縁体の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁体を設けてもよい。酸化物絶縁体としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
As the
トランジスタ1400は、電荷捕獲層に電子を注入することで、しきい値電圧を制御することが可能になる。電荷捕獲層は、絶縁体1402又は絶縁体1403に設けることが好ましい。例えば、絶縁体1403を酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、アルミニウムシリケート等で形成することで、電荷捕獲層として機能させることができる。
The
<<ゲート電極>>
導電体1412は、第1のゲート電極として機能する。また、導電体1412は、複数の導電体が重なった積層構造としてもよい。また、ゲート電極の導電体1414は第2のゲート電極として機能する。
<< Gate electrode >>
The
導電体1412及び導電体1414として、銅(Cu)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、金(Au)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、鉛(Pb)、錫(Sn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、ストロンチウム(Sr)の低抵抗材料からなる単体、合金、又はこれらを主成分とする化合物を含む導電体の単層又は積層とすることが好ましい。特に、耐熱性と導電性を両立するタングステンやモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましい。また、アルミニウムや銅などの低抵抗導電性材料で形成することが好ましい。さらに、Cu-Mn合金を用いると、酸素を含む絶縁体との界面に酸化マンガンを形成し、酸化マンガンがCuの拡散を抑制する機能を持つので好ましい。
As the
また、導電体1412又は導電体1414として、金属酸化物1431乃至金属酸化物1433のいずれか一を用いてもよい。この場合、金属酸化物1431乃至金属酸化物1433を導電体として機能させるため、別途工程を行う必要がある。具体的には、導電体1412又は導電体1414として、金属酸化物1431乃至金属酸化物1433のいずれか一を形成し、絶縁体1407として窒化シリコンを、CVD法など水素を含むプラズマを用いて成膜することによって、金属酸化物1431乃至金属酸化物1433の抵抗を下げることができる。これにより、金属酸化物1431乃至金属酸化物1433のいずれか一を導電体として、導電体1412又は導電体1414に用いることができる。
Further, as the
<<金属酸化物>>
金属酸化物1431の詳細は、図24に示す金属酸化物1230aの記載を参照すればよい。また、金属酸化物1432の詳細は、図24に示す金属酸化物1230bの記載を参照すればよい。また、金属酸化物1433の詳細は、図24に示す金属酸化物1230cの記載を参照すればよい。
<< Metal Oxide >>
For details of the
<<低抵抗領域>>
図30(D)に図30(B)の部分拡大図を示す。図30(D)に示すように、金属酸化物1430には、領域1461a、1461b、1461c、1461d及び1461eが形成されている。領域1461b乃至領域1461eは、領域1461aと比較してドーパントの濃度が高く、低抵抗化されている。さらに、領域1461b及び領域1461cは、領域1461d及び領域1461eと比較して水素の濃度が高く、より低抵抗化されている。例えば、領域1461aは、領域1461b又は領域1461cのドーパントの最大濃度に対して、5%以下の濃度の領域、2%以下の濃度の領域、又は1%以下の濃度の領域とすればよい。なお、ドーパントを、ドナー、アクセプター、不純物又は元素と言い換えてもよい。
<< Low resistance region >>
FIG. 30 (D) shows a partially enlarged view of FIG. 30 (B). As shown in FIG. 30D,
図30(D)に示すように、金属酸化物1430において、領域1461aは導電体1412と概ね重なる領域であり、領域1461b、領域1461c、領域1461d及び領域1461eは、領域1461aを除いた領域である。領域1461b及び領域1461cにおいては、金属酸化物1433の上面が絶縁体1407と接する。領域1461d及び領域1461eにおいては、金属酸化物1433の上面が絶縁体1409又は絶縁体1406と接する。つまり、図30(D)に示すように、領域1461bと領域1461dの境界は、絶縁体1407と絶縁体1409の側面端部の境界と重なる部分である。領域1461cと領域1461eの境界についても同様である。ここで、領域1461d及び領域1461eの一部が、金属酸化物1432の導電体1412と重なる領域(チャネル形成領域)の一部と重なることが好ましい。例えば、領域1461d及び領域1461eのチャネル長方向の側面端部は、導電体1412の側面端部より距離dだけ導電体1412の内側に位置することが好ましい。このとき、絶縁体1406の膜厚t406及び距離dは、0.25t406<d<t406を満たすことが好ましい。
As shown in FIG. 30 (D), in the
このように、金属酸化物1430の導電体1412と重なる領域の一部に領域1461d及び領域1461eが形成される。これにより、トランジスタ1400のチャネル形成領域と低抵抗化された領域1461d及び領域1461eが接し、領域1461d及び領域1461eと、領域1461aとの間に、高抵抗のオフセット領域が形成されないため、トランジスタ1400のオン電流を増大させることができる。さらに、領域1461d及び領域1461eのチャネル長方向の側面端部が上記の範囲を満たして形成されることで、領域1461d及び領域1461eがチャネル形成領域に対して深く形成されすぎて常に導通状態になってしまうことも防ぐことができる。
In this way, the
領域1461b、領域1461c、領域1461d及び領域1461eは、イオン注入法などのイオンドーピング処理により形成される。このため、図30(D)に示すように、領域1461d及び領域1461eのチャネル長方向の側面端部の位置が、金属酸化物1433上面から深くなるにしたがって、金属酸化物1430のチャネル長方向の側面端部側にシフトする場合がある。このとき、距離dは、最も導電体1412の内側の近くに位置する、領域1461d及び領域1461eのチャネル長方向の側面端部と導電体1412のチャネル長方向の側面端部との距離とする。
The
この場合、例えば、金属酸化物1431中に形成される領域1461d及び領域1461eが導電体1412と重なる領域に形成されない場合がある。この場合、金属酸化物1431又は金属酸化物1432に形成される領域1461d及び領域1461eの少なくとも一部が導電体1412と重なる領域に形成されることが好ましい。
In this case, for example, the
また、金属酸化物1431、金属酸化物1432及び金属酸化物1433の絶縁体1407との界面近傍に低抵抗領域1451及び低抵抗領域1452が形成されることが好ましい。低抵抗領域1451及び低抵抗領域1452は、絶縁体1407に含まれる元素の少なくとも一が含まれる。低抵抗領域1451及び低抵抗領域1452の一部が、金属酸化物1432の導電体1412と重なる領域(チャネル形成領域)と概略接するか、当該領域の一部と重なることが好ましい。
Further, it is preferable that the
また、金属酸化物1433は絶縁体1407と接する領域が大きいため、低抵抗領域1451及び低抵抗領域1452は金属酸化物1433に形成されやすい。金属酸化物1433における低抵抗領域1451と低抵抗領域1452は、金属酸化物1433の低抵抗領域1451及び低抵抗領域1452ではない領域(例えば、金属酸化物1433の導電体1412と重なる領域)より、絶縁体1407に含まれる元素の濃度が高い。
Further, since the
領域1461b中に低抵抗領域1451が形成され、領域1461c中に低抵抗領域1452が形成される。金属酸化物1430の理想的な構造は、例えば、添加元素の濃度が最も高い領域が低抵抗領域1451、1452であり、次に濃度が高い領域が、領域1461b、領域1461c―1461eの低抵抗領域1451、1452を含まない領域であり、濃度が最も低い領域が領域1461aであることである。添加元素とは、領域1461b、1461cを形成するためのドーパント、及び低抵抗領域1451、1452に絶縁体1407から添加される元素が該当する。
A
なおトランジスタ1400では低抵抗領域1451、1452が形成される構成としているが、本実施の形態に示す半導体装置は、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、領域1461b及び領域1461cの抵抗が十分低い場合、低抵抗領域1451及び低抵抗領域1452を形成する必要はない。
The
<<ゲート絶縁膜>>
絶縁体1406は、比誘電率の高い絶縁体を有することが好ましい。例えば、絶縁体1406は、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化物、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化窒化物、シリコン及びハフニウムを有する酸化物、又はシリコン及びハフニウムを有する酸化窒化物などを有することが好ましい。
<< Gate insulating film >>
The
また、絶縁体1406は、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンと、比誘電率の高い絶縁体と、の積層構造を有することが好ましい。酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため、比誘電率の高い絶縁体と組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造とすることができる。例えば、酸化アルミニウム、酸化ガリウム又は酸化ハフニウムを金属酸化物1433側に有することで、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンに含まれるシリコンが、金属酸化物1432に混入することを抑制することができる。
Further, the
また、例えば、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを金属酸化物1433側に有することで、酸化アルミニウム、酸化ガリウム又は酸化ハフニウムと、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンと、の界面にトラップセンターが形成される場合がある。該トラップセンターは、電子を捕獲することでトランジスタのしきい値電圧をプラス方向に変動させることができる場合がある。
Further, for example, by having silicon oxide or silicon oxide on the
<<層間絶縁膜、保護絶縁膜>>
絶縁体1407は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁体1407を設けることで、金属酸化物1430からの酸素の外部への拡散と、外部から金属酸化物1430への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。
<< Interlayer insulating film, protective insulating film >>
The
絶縁体1407としては、例えば、窒化物絶縁体を用いることができる。該窒化物絶縁体としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。なお、窒化物絶縁体の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁体を設けてもよい。酸化物絶縁体としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
As the
酸化アルミニウム膜は、水素、水分などの不純物、及び酸素の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高いので絶縁体1407に適用するのに好ましい。
The aluminum oxide film is preferable for application to the
絶縁体1408には、酸化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどから選ばれた一種以上含む絶縁体を用いることができる。また、絶縁体1408には、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂を用いることもできる。また、絶縁体1408は上記材料の積層であってもよい。
The
<トランジスタの構成例5>
図31(A)及び図31(B)は、トランジスタ1600の上面図及び断面図である。図31(A)は上面図であり、図31(A)に示す一点鎖線A-B方向の断面が図31(B)に相当する。なお、図31(A)及び図31(B)では、図の明瞭化のために一部の要素を拡大、縮小、又は省略して図示している。また、一点鎖線A-B方向をチャネル長方向と呼称する場合がある。
<Transistor configuration example 5>
31 (A) and 31 (B) are a top view and a cross-sectional view of the
図31(B)に示すトランジスタ1600は、第1のゲートとして機能する導電体1609と、第2のゲートとして機能する導電体1608と、半導体1602と、ソース及びドレインとして機能する導電体1603及び導電体1604と、絶縁体1601と、絶縁体1605と、絶縁体1606と、絶縁体1607と、を有する。
The
導電体1609は、絶縁表面上に設けられる。導電体1609と、半導体1602とは、絶縁体1601を間に挟んで、互いに重なる。また、導電体1608と、半導体1602とは、絶縁体1605、絶縁体1606及び絶縁体1607を間に挟んで、互いに重なる。また、導電体1603及び導電体1604は、半導体1602に、接続されている。
The
導電体1609及び導電体1608の詳細は、図30に示す導電体1412又は導電体1414の記載を参照すればよい。
For details of the
導電体1609と導電体1608は、異なる電位が与えられてもよいし、同時に同じ電位が与えられてもよい。トランジスタ1600は、第2のゲート電極として機能する導電体1608を設けることで、しきい値電圧を安定化させることが可能になる。なお、導電体1608は、場合によっては省略してもよい。
The
半導体1602の詳細は、図24に示す金属酸化物1230bの記載を参照すればよい。また、半導体1602は、一層でも良いし、複数の半導体層の積層でも良い。
For details of the
導電体1603及び導電体1604として、銅(Cu)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、金(Au)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、鉛(Pb)、錫(Sn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、ストロンチウム(Sr)の低抵抗材料からなる単体、合金、又はこれらを主成分とする化合物を含む導電体の単層又は積層とすることが好ましい。特に、耐熱性と導電性を両立するタングステンやモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましい。また、アルミニウムや銅などの低抵抗導電性材料で形成することが好ましい。さらに、Cu-Mn合金を用いると、酸素を含む絶縁体との界面に酸化マンガンを形成し、酸化マンガンがCuの拡散を抑制する機能を持つので好ましい。
As the
また、導電体1603及び導電体1604には、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ストロンチウムルテナイトなど、貴金属を含む導電性酸化物を用いることが好ましい。これらの導電性酸化物は、酸化物半導体と接しても酸化物半導体から酸素を奪うことが少なく、酸化物半導体の酸素欠損を作りにくい。
Further, it is preferable to use a conductive oxide containing a noble metal such as iridium oxide, ruthenium oxide, and strontium ruthenium for the
絶縁体1601の詳細は、図30に示す絶縁体1406の記載を参照すればよい。
For details of the
なお、図31(B)では、半導体1602、導電体1603及び導電体1604上に、順に積層された絶縁体1605乃至絶縁体1607が設けられている場合を例示しているが、半導体1602、導電体1603及び導電体1604上に設けられる絶縁体は、一層でも良いし、複数の絶縁体の積層でも良い。
In addition, in FIG. 31B, the case where the
半導体1602に酸化物半導体を用いた場合、絶縁体1606は、化学量論的組成以上の酸素が含まれており、加熱により上記酸素の一部を半導体1602に供給する機能を有する絶縁体であることが望ましい。ただし、絶縁体1606を半導体1602上に直接設けると、絶縁体1606の形成時に半導体1602にダメージが与えられる場合、図31(B)に示すように、絶縁体1605を半導体1602と絶縁体1606の間に設けると良い。絶縁体1605は、その形成時に半導体1602に与えるダメージが絶縁体1606の場合よりも小さく、なおかつ、酸素を透過する機能を有する絶縁体であることが望ましい。ただし、半導体1602に与えられるダメージを小さく抑えつつ、半導体1602上に絶縁体1606を直接形成することができるのであれば、絶縁体1605は必ずしも設けなくとも良い。
When an oxide semiconductor is used for the
例えば、絶縁体1605及び絶縁体1606として、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを含む材料を用いることが好ましい。又は、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の金属酸化物を用いることもできる。
For example, as the
絶縁体1607は、酸素、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を有することが、望ましい。或いは、絶縁体1607は、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を有することが、望ましい。
It is desirable that the
絶縁体は、密度が高くて緻密である程、また未結合手が少なく化学的に安定である程、より高いブロッキング効果を示す。酸素、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を示す絶縁体は、例えば、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等を用いて、形成することができる。水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を示す絶縁体は、例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を用いることができる。 The denser and denser the insulator, and the less unbonded hands it is chemically stable, the higher the blocking effect. As an insulator showing a blocking effect that prevents the diffusion of oxygen, hydrogen, and water, for example, aluminum oxide, aluminum nitride, gallium oxide, gallium oxide, yttrium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, hafnium oxide, and the like are used. , Can be formed. As the insulator showing a blocking effect of preventing the diffusion of hydrogen and water, for example, silicon nitride, silicon nitride oxide and the like can be used.
絶縁体1607が水、水素などの拡散を防ぐブロッキング効果を有する場合、パネル内の樹脂や、パネルの外部に存在する水、水素などの不純物が、半導体1602に侵入するのを防ぐことができる。半導体1602に酸化物半導体を用いる場合、酸化物半導体に侵入した水又は水素の一部は電子供与体(ドナー)となるため、上記ブロッキング効果を有する絶縁体1607を用いることで、トランジスタ1600の閾値電圧がドナーの生成によりシフトするのを防ぐことができる。
When the
また、半導体1602に酸化物半導体を用いる場合、絶縁体1607が酸素の拡散を防ぐブロッキング効果を有することで、酸化物半導体からの酸素が外部に拡散するのを防ぐことができる。よって、酸化物半導体中において、ドナーとなる酸素欠損が低減されるので、トランジスタ1600の閾値電圧がドナーの生成によりシフトするのを防ぐことができる。
Further, when an oxide semiconductor is used for the
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 It should be noted that this embodiment can be appropriately combined with other embodiments shown in the present specification.
(実施の形態8)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明したOSトランジスタに適用可能な酸化物半導体膜の構造について説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, the structure of the oxide semiconductor film applicable to the OS transistor described in the above embodiment will be described.
<酸化物半導体の構造>
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC-OS(c-axis-aligned crystalline oxide semiconductor)、多結晶酸化物半導体、nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a-like OS:amorphous-like oxide semiconductor)及び非晶質酸化物半導体などがある。
<Structure of oxide semiconductor>
Oxide semiconductors are divided into single crystal oxide semiconductors and other non-single crystal oxide semiconductors. Examples of the non-single crystal oxide semiconductor include CAAC-OS (c-axis-aligned crystalline oxide semiconductor), polycrystal oxide semiconductor, nc-OS (nanocrystalline oxide semiconductor), and pseudoamorphic oxide semiconductor (a-likeOS). : Amorphous-like oxide semiconductor) and amorphous oxide semiconductors.
また別の観点では、酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体と、それ以外の結晶性酸化物半導体と、に分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC-OS、多結晶酸化物半導体及びnc-OSなどがある。 From another viewpoint, the oxide semiconductor is divided into an amorphous oxide semiconductor and other crystalline oxide semiconductors. Examples of the crystalline oxide semiconductor include a single crystal oxide semiconductor, CAAC-OS, a polycrystalline oxide semiconductor, and an nc-OS.
非晶質構造は、一般に、等方的であって不均質構造を持たない、準安定状態で原子の配置が固定化していない、結合角度が柔軟である、短距離秩序は有するが長距離秩序を有さない、などといわれている。 Amorphous structures are generally isotropic and have no anisotropic structure, the arrangement of atoms is not fixed in a metastable state, the bond angle is flexible, and short-range order is present but long-range order is present. It is said that it does not have.
即ち、安定な酸化物半導体を完全な非晶質(completely amorphous)酸化物半導体とは呼べない。また、等方的でない(例えば、微小な領域において周期構造を有する)酸化物半導体を、完全な非晶質酸化物半導体とは呼べない。一方、a-like OSは、等方的でないが、鬆(ボイドともいう。)を有する不安定な構造である。不安定であるという点では、a-like OSは、物性的に非晶質酸化物半導体に近い。 That is, a stable oxide semiconductor cannot be called a complete amorphous oxide semiconductor. Further, an oxide semiconductor that is not isotropic (for example, has a periodic structure in a minute region) cannot be called a completely amorphous oxide semiconductor. On the other hand, a-like OS is not isotropic, but has an unstable structure having voids (also referred to as voids). In terms of instability, the a-like OS is physically close to an amorphous oxide semiconductor.
<CAAC-OS>
まずは、CAAC-OSについて説明する。
<CAAC-OS>
First, CAAC-OS will be described.
CAAC-OSは、c軸配向した複数の結晶部(ペレットともいう。)を有する酸化物半導体の一種である。 CAAC-OS is a kind of oxide semiconductor having a plurality of c-axis oriented crystal portions (also referred to as pellets).
CAAC-OSをX線回折(XRD:X-Ray Diffraction)によって解析した場合について説明する。例えば、空間群R-3mに分類されるInGaZnO4の結晶を有するCAAC-OSに対し、out-of-plane法による構造解析を行うと、図32(A)に示すように回折角(2θ)が31°近傍にピークが現れる。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属されることから、CAAC-OSでは、結晶がc軸配向性を有し、c軸がCAAC-OSの膜を形成する面(被形成面ともいう。)、又は上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。なお、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れる場合がある。2θが36°近傍のピークは、空間群Fd-3mに分類される結晶構造に起因する。そのため、CAAC-OSは、該ピークを示さないことが好ましい。 A case where CAAC-OS is analyzed by X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction) will be described. For example, when structural analysis by the out-of-plane method is performed on CAAC-OS having crystals of InGaZnO 4 classified in the space group R-3m, the diffraction angle (2θ) is as shown in FIG. 32 (A). A peak appears near 31 °. Since this peak is attributed to the (009) plane of the crystal of InGaZnO 4 , in CAAC-OS, the crystal has c-axis orientation and the c-axis forms the CAAC-OS film (formed). It can be confirmed that the surface is oriented substantially perpendicular to the surface) or the upper surface. In addition to the peak near 31 ° in 2θ, a peak may appear near 36 ° in 2θ. The peak in which 2θ is in the vicinity of 36 ° is due to the crystal structure classified into the space group Fd-3m. Therefore, it is preferable that CAAC-OS does not show the peak.
一方、CAAC-OSに対し、被形成面に平行な方向からX線を入射させるin-plane法による構造解析を行うと、2θが56°近傍にピークが現れる。このピークは、InGaZnO4の結晶の(110)面に帰属される。そして、2θを56°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)として試料を回転させながら分析(φスキャン)を行っても、図32(B)に示すように明瞭なピークは現れない。一方、単結晶InGaZnO4に対し、2θを56°近傍に固定してφスキャンした場合、図32(C)に示すように(110)面と等価な結晶面に帰属されるピークが6本観察される。したがって、XRDを用いた構造解析から、CAAC-OSは、a軸及びb軸の配向が不規則であることが確認できる。 On the other hand, when structural analysis is performed by the in-plane method in which X-rays are incident on CAAC-OS from a direction parallel to the surface to be formed, a peak appears in the vicinity of 2θ at 56 °. This peak is attributed to the (110) plane of the crystal of InGaZnO 4 . Then, even if 2θ is fixed in the vicinity of 56 ° and analysis (φ scan) is performed while rotating the sample with the normal vector of the sample surface as the axis (φ axis), it is clear as shown in FIG. 32 (B). No peak appears. On the other hand, when 2θ is fixed in the vicinity of 56 ° and φ-scanned with respect to the single crystal InGaZnO 4 , six peaks attributed to the crystal plane equivalent to the (110) plane are observed as shown in FIG. 32 (C). Will be done. Therefore, from the structural analysis using XRD, it can be confirmed that the orientation of the a-axis and the b-axis of CAAC-OS is irregular.
次に、電子回折によって解析したCAAC-OSについて説明する。例えば、InGaZnO4の結晶を有するCAAC-OSに対し、CAAC-OSの被形成面に平行にプローブ径が300nmの電子線を入射させると、図32(D)に示すような回折パターン(制限視野電子回折パターンともいう。)が現れる場合がある。この回折パターンには、InGaZnO4の結晶の(009)面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子回折によっても、CAAC-OSに含まれるペレットがc軸配向性を有し、c軸が被形成面又は上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が300nmの電子線を入射させたときの回折パターンを図32(E)に示す。図32(E)より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、プローブ径が300nmの電子線を用いた電子回折によっても、CAAC-OSに含まれるペレットのa軸及びb軸は配向性を有さないことがわかる。なお、図32(E)における第1リングは、InGaZnO4の結晶の(010)面及び(100)面などに起因すると考えられる。また、図32(E)における第2リングは(110)面などに起因すると考えられる。 Next, the CAAC-OS analyzed by electron diffraction will be described. For example, when an electron beam having a probe diameter of 300 nm is incident on CAAC-OS having a crystal of InGaZnO 4 in parallel with the surface to be formed of CAAC-OS, a diffraction pattern (selected area) as shown in FIG. 32 (D) is applied. An electronic diffraction pattern) may appear. This diffraction pattern includes spots due to the (009) plane of the crystal of InGaZnO 4 . Therefore, it can be seen from the electron diffraction that the pellets contained in CAAC-OS have c-axis orientation and the c-axis is oriented substantially perpendicular to the surface to be formed or the upper surface. On the other hand, FIG. 32 (E) shows a diffraction pattern when an electron beam having a probe diameter of 300 nm is incident on the same sample perpendicularly to the sample surface. From FIG. 32 (E), a ring-shaped diffraction pattern is confirmed. Therefore, it can be seen that the a-axis and b-axis of the pellets contained in CAAC-OS do not have orientation even by electron diffraction using an electron beam having a probe diameter of 300 nm. It is considered that the first ring in FIG. 32 (E) is caused by the (010) plane and the (100) plane of the crystal of InGaZnO 4 . Further, it is considered that the second ring in FIG. 32 (E) is caused by the (110) plane or the like.
また、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)によって、CAAC-OSの明視野像と回折パターンとの複合解析像(高分解能TEM像ともいう。)を観察すると、複数のペレットを確認することができる。一方、高分解能TEM像であってもペレット同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を明確に確認することができない場合がある。そのため、CAAC-OSは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。 In addition, when observing a composite analysis image (also referred to as a high-resolution TEM image) of a bright-field image of CAAC-OS and a diffraction pattern with a transmission electron microscope (TEM), multiple pellets can be confirmed. Can be done. On the other hand, even in a high-resolution TEM image, the boundary between pellets, that is, the grain boundary (also referred to as grain boundary) may not be clearly confirmed. Therefore, it can be said that CAAC-OS is unlikely to cause a decrease in electron mobility due to grain boundaries.
図33(A)に、試料面と略平行な方向から観察したCAAC-OSの断面の高分解能TEM像を示す。高分解能TEM像の観察には、球面収差補正(Spherical Aberration Corrector)機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高分解能TEM像を、特にCs補正高分解能TEM像と呼ぶ。Cs補正高分解能TEM像は、例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡JEM-ARM200Fなどによって観察することができる。 FIG. 33 (A) shows a high-resolution TEM image of a cross section of CAAC-OS observed from a direction substantially parallel to the sample surface. The spherical aberration correction (Spherical Aberration Director) function was used for observing the high-resolution TEM image. A high-resolution TEM image using the spherical aberration correction function is particularly referred to as a Cs-corrected high-resolution TEM image. The Cs-corrected high-resolution TEM image can be observed, for example, with an atomic resolution analysis electron microscope JEM-ARM200F manufactured by JEOL Ltd.
図33(A)より、金属原子が層状に配列している領域であるペレットを確認することができる。ペレット一つの大きさは1nm以上のものや、3nm以上のものがあることがわかる。したがって、ペレットを、ナノ結晶(nc:nanocrystal)と呼ぶこともできる。また、CAAC-OSを、CANC(C-Axis Aligned nanocrystals)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。ペレットは、CAAC-OSの被形成面又は上面の凹凸を反映しており、CAAC-OSの被形成面又は上面と平行となる。 From FIG. 33 (A), pellets, which are regions where metal atoms are arranged in layers, can be confirmed. It can be seen that the size of one pellet is 1 nm or more and 3 nm or more. Therefore, the pellets can also be referred to as nanocrystals (nc: nanocrystals). Further, CAAC-OS can also be referred to as an oxide semiconductor having CANC (C-Axis Aligned nanocrystals). The pellet reflects the unevenness of the formed surface or upper surface of CAAC-OS and is parallel to the formed surface or upper surface of CAAC-OS.
また、図33(B)及び図33(C)に、試料面と略垂直な方向から観察したCAAC-OSの平面のCs補正高分解能TEM像を示す。図33(D)及び図33(E)は、それぞれ図33(B)及び図33(C)を画像処理した像である。以下では、画像処理の方法について説明する。まず、図33(B)を高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)処理することでFFT像を取得する。次に、取得したFFT像において原点を基準に、2.8nm-1から5.0nm-1の間の範囲を残すマスク処理する。次に、マスク処理したFFT像を、逆高速フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)処理することで画像処理した像を取得する。こうして取得した像をFFTフィルタリング像と呼ぶ。FFTフィルタリング像は、Cs補正高分解能TEM像から周期成分を抜き出した像であり、格子配列を示している。 Further, FIGS. 33 (B) and 33 (C) show Cs-corrected high-resolution TEM images of the plane of the CAAC-OS observed from a direction substantially perpendicular to the sample surface. 33 (D) and 33 (E) are images obtained by image-processing FIGS. 33 (B) and 33 (C), respectively. The method of image processing will be described below. First, an FFT image is acquired by performing a fast Fourier transform (FFT: Fast Fourier Transform) process on FIG. 33 (B). Next, in the acquired FFT image, mask processing is performed to leave a range between 2.8 nm -1 and 5.0 nm -1 with respect to the origin. Next, the masked FFT image is subjected to an inverse fast Fourier transform (IFFT) process to obtain an image-processed image. The image thus obtained is called an FFT filtering image. The FFT filtering image is an image obtained by extracting a periodic component from a Cs-corrected high-resolution TEM image, and shows a grid array.
図33(D)では、格子配列の乱れた箇所を破線で示している。破線で囲まれた領域が、一つのペレットである。そして、破線で示した箇所がペレットとペレットとの連結部である。破線は、六角形状であるため、ペレットが六角形状であることがわかる。なお、ペレットの形状は、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合が多い。 In FIG. 33 (D), the disordered portion of the lattice arrangement is shown by a broken line. The area surrounded by the broken line is one pellet. The part indicated by the broken line is the connecting portion between the pellets. Since the broken line has a hexagonal shape, it can be seen that the pellet has a hexagonal shape. The shape of the pellet is not limited to the regular hexagonal shape, and is often a non-regular hexagonal shape.
図33(E)では、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間を点線で示し、格子配列の向きを破線で示している。点線近傍においても、明確な結晶粒界を確認することはできない。点線近傍の格子点を中心に周囲の格子点を繋ぐと、歪んだ六角形や、五角形又は/及び七角形などが形成できる。即ち、格子配列を歪ませることによって結晶粒界の形成を抑制していることがわかる。これは、CAAC-OSが、a-b面方向において原子配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。 In FIG. 33 (E), the area between the region where the grid arrangement is aligned and the region where another grid arrangement is aligned is shown by a dotted line, and the direction of the grid arrangement is shown by a broken line. A clear grain boundary cannot be confirmed even in the vicinity of the dotted line. By connecting the surrounding grid points around the grid points near the dotted line, a distorted hexagon, pentagon and / or heptagon can be formed. That is, it can be seen that the formation of grain boundaries is suppressed by distorting the lattice arrangement. This is because CAAC-OS can tolerate distortion due to the fact that the atomic arrangement is not dense in the ab plane direction and the bond distance between atoms changes due to the substitution of metal elements. Conceivable.
以上に示すように、CAAC-OSは、c軸配向性を有し、かつa-b面方向において複数のペレット(ナノ結晶)が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。よって、CAAC-OSを、CAA crystal(c-axis-aligned a-b-plane-anchored crystal)を有する酸化物半導体と称することもできる。 As shown above, CAAC-OS has a c-axis orientation and has a distorted crystal structure in which a plurality of pellets (nanocrystals) are connected in the ab plane direction. Therefore, CAAC-OS can also be referred to as an oxide semiconductor having a CAA crystal (c-axis-aligned a-b-plane-anchored crystal).
CAAC-OSは結晶性の高い酸化物半導体である。酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、CAAC-OSは不純物や欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体ともいえる。 CAAC-OS is a highly crystalline oxide semiconductor. Since the crystallinity of an oxide semiconductor may decrease due to the inclusion of impurities or the generation of defects, CAAC-OS can be said to be an oxide semiconductor having few impurities and defects (oxygen deficiency, etc.).
なお、不純物は、酸化物半導体の主成分以外の元素で、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径(又は分子半径)が大きいため、酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。 Impurities are elements other than the main components of oxide semiconductors, such as hydrogen, carbon, silicon, and transition metal elements. For example, an element such as silicon, which has a stronger bond with oxygen than a metal element constituting an oxide semiconductor, deprives the oxide semiconductor of oxygen, disturbs the atomic arrangement of the oxide semiconductor, and lowers the crystallinity. It becomes a factor. Further, heavy metals such as iron and nickel, argon, carbon dioxide, and the like have a large atomic radius (or molecular radius), which disturbs the atomic arrangement of the oxide semiconductor and causes a decrease in crystallinity.
酸化物半導体が不純物や欠陥を有する場合、光や熱などによって特性が変動する場合がある。例えば、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップとなる場合や、キャリア発生源となる場合がある。例えば、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップとなる場合や、水素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。 When an oxide semiconductor has impurities or defects, its characteristics may fluctuate due to light, heat, or the like. For example, impurities contained in an oxide semiconductor may be a carrier trap or a carrier generation source. For example, oxygen deficiency in an oxide semiconductor may become a carrier trap or a carrier generation source by capturing hydrogen.
不純物及び酸素欠損の少ないCAAC-OSは、キャリア密度の低い酸化物半導体である。具体的には、8×1011cm-3未満、好ましくは1×1011cm-3未満、さらに好ましくは1×1010cm-3未満であり、1×10-9cm-3以上のキャリア密度の酸化物半導体とすることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性又は実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。CAAC-OSは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い。即ち、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。 CAAC-OS, which has few impurities and oxygen deficiency, is an oxide semiconductor having a low carrier density. Specifically, carriers of less than 8 × 10 11 cm -3 , preferably less than 1 × 10 11 cm -3 , more preferably less than 1 × 10 10 cm -3 , and 1 × 10 -9 cm -3 or more. It can be a density oxide semiconductor. Such oxide semiconductors are referred to as high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic oxide semiconductors. CAAC-OS has a low impurity concentration and a low defect level density. That is, it can be said that it is an oxide semiconductor having stable characteristics.
<nc-OS>
次に、nc-OSについて説明する。
<Nc-OS>
Next, the nc-OS will be described.
nc-OSをXRDによって解析した場合について説明する。例えば、nc-OSに対し、out-of-plane法による構造解析を行うと、配向性を示すピークが現れない。即ち、nc-OSの結晶は配向性を有さない。 The case where the nc-OS is analyzed by XRD will be described. For example, when structural analysis is performed on nc-OS by the out-of-plane method, a peak indicating orientation does not appear. That is, the crystals of nc-OS have no orientation.
また、例えば、InGaZnO4の結晶を有するnc-OSを薄片化し、厚さが34nmの領域に対し、被形成面に平行にプローブ径が50nmの電子線を入射させると、図34(A)に示すようなリング状の回折パターン(ナノビーム電子回折パターン)が観測される。また、同じ試料にプローブ径が1nmの電子線を入射させたときの回折パターン(ナノビーム電子回折パターン)を図34(B)に示す。図34(B)より、リング状の領域内に複数のスポットが観測される。したがって、nc-OSは、プローブ径が50nmの電子線を入射させることでは秩序性が確認されないが、プローブ径が1nmの電子線を入射させることでは秩序性が確認される。 Further, for example, when nc-OS having a crystal of InGaZnO 4 is sliced and an electron beam having a probe diameter of 50 nm is incident on a region having a thickness of 34 nm in parallel with the surface to be formed, FIG. 34 (A) shows. A ring-shaped diffraction pattern (nanobeam electron diffraction pattern) as shown is observed. Further, FIG. 34 (B) shows a diffraction pattern (nanobeam electron diffraction pattern) when an electron beam having a probe diameter of 1 nm is incident on the same sample. From FIG. 34 (B), a plurality of spots are observed in the ring-shaped region. Therefore, the order of the nc-OS is not confirmed by incident an electron beam having a probe diameter of 50 nm, but the order is confirmed by incident an electron beam having a probe diameter of 1 nm.
また、厚さが10nm未満の領域に対し、プローブ径が1nmの電子線を入射させると、図34(C)に示すように、スポットが略正六角状に配置された電子回折パターンを観測される場合がある。したがって、厚さが10nm未満の範囲において、nc-OSが秩序性の高い領域、即ち結晶を有することがわかる。なお、結晶が様々な方向を向いているため、規則的な電子回折パターンが観測されない領域もある。 Further, when an electron beam having a probe diameter of 1 nm is incident on a region having a thickness of less than 10 nm, an electron diffraction pattern in which spots are arranged in a substantially regular hexagonal shape is observed as shown in FIG. 34 (C). May occur. Therefore, it can be seen that the nc-OS has a highly ordered region, that is, a crystal in the range of the thickness of less than 10 nm. Since the crystals are oriented in various directions, there are some regions where regular electron diffraction patterns are not observed.
図34(D)に、被形成面と略平行な方向から観察したnc-OSの断面のCs補正高分解能TEM像を示す。nc-OSは、高分解能TEM像において、補助線で示す箇所などのように結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。nc-OSに含まれる結晶部は、1nm以上10nm以下の大きさであり、特に1nm以上3nm以下の大きさであることが多い。なお、結晶部の大きさが10nmより大きく100nm以下である酸化物半導体を微結晶酸化物半導体(microcrystalline oxide semiconductor)と呼ぶことがある。nc-OSは、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、CAAC-OSにおけるペレットと起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではnc-OSの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。 FIG. 34 (D) shows a Cs-corrected high-resolution TEM image of a cross section of the nc-OS observed from a direction substantially parallel to the surface to be formed. The nc-OS has a region in which a crystal portion can be confirmed, such as a portion indicated by an auxiliary line, and a region in which a clear crystal portion cannot be confirmed in a high-resolution TEM image. The crystal portion contained in nc-OS has a size of 1 nm or more and 10 nm or less, and in particular, it often has a size of 1 nm or more and 3 nm or less. An oxide semiconductor having a crystal portion larger than 10 nm and 100 nm or less may be referred to as a microcrystalline oxide semiconductor. In the nc-OS, for example, the crystal grain boundaries may not be clearly confirmed in a high-resolution TEM image. It should be noted that the nanocrystals may have the same origin as the pellets in CAAC-OS. Therefore, in the following, the crystal portion of nc-OS may be referred to as a pellet.
このように、nc-OSは、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特に1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OSは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、nc-OSは、分析方法によっては、a-like OSや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。 As described above, the nc-OS has periodicity in the atomic arrangement in a minute region (for example, a region of 1 nm or more and 10 nm or less, particularly a region of 1 nm or more and 3 nm or less). In addition, nc-OS has no regularity in crystal orientation between different pellets. Therefore, no orientation is observed in the entire film. Therefore, the nc-OS may be indistinguishable from the a-like OS and the amorphous oxide semiconductor depending on the analysis method.
なお、ペレット(ナノ結晶)間で結晶方位が規則性を有さないことから、nc-OSを、RANC(Random Aligned nanocrystals)を有する酸化物半導体、又はNANC(Non-Aligned nanocrystals)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。 Since the crystal orientation is not regular among the pellets (nanocrystals), the nc-OS is an oxide semiconductor having RANC (Random Aligned nanocrystals) or an oxide having NANC (Non-Aligned nanocrystals). It can also be called a semiconductor.
nc-OSは、非晶質酸化物半導体よりも規則性の高い酸化物半導体である。そのため、nc-OSは、a-like OSや非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、nc-OSは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc-OSは、CAAC-OSと比べて欠陥準位密度が高くなる。 The nc-OS is an oxide semiconductor having higher regularity than the amorphous oxide semiconductor. Therefore, the defect level density of nc-OS is lower than that of a-like OS and amorphous oxide semiconductors. However, in nc-OS, there is no regularity in crystal orientation between different pellets. Therefore, the defect level density of nc-OS is higher than that of CAAC-OS.
<a-like OS>
a-like OSは、nc-OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
<A-like OS>
The a-like OS is an oxide semiconductor having a structure between nc-OS and an amorphous oxide semiconductor.
図35に、a-like OSの高分解能断面TEM像を示す。ここで、図35(A)は電子照射開始時におけるa-like OSの高分解能断面TEM像である。図35(B)は4.3×108e-/nm2の電子(e-)照射後におけるa-like OSの高分解能断面TEM像である。図35(A)及び図35(B)より、a-like OSは電子照射開始時から、縦方向に延伸する縞状の明領域が観察されることがわかる。また、明領域は、電子照射後に形状が変化することがわかる。なお、明領域は、鬆又は低密度領域と推測される。 FIG. 35 shows a high-resolution cross-sectional TEM image of the a-like OS. Here, FIG. 35 (A) is a high-resolution cross-sectional TEM image of the a-like OS at the start of electron irradiation. FIG. 35 (B) is a high-resolution cross-sectional TEM image of the a-like OS after irradiation with electrons (e − ) of 4.3 × 10 8 e − / nm 2 . From FIGS. 35 (A) and 35 (B), it can be seen that in the a-like OS, a striped bright region extending in the vertical direction is observed from the start of electron irradiation. It can also be seen that the shape of the bright region changes after electron irradiation. The bright region is presumed to be a void or a low density region.
鬆を有するため、a-like OSは、不安定な構造である。以下では、a-like OSが、CAAC-OS及びnc-OSと比べて不安定な構造であることを示すため、電子照射による構造の変化を示す。 Due to the presence of voids, the a-like OS has an unstable structure. In the following, in order to show that the a-like OS has an unstable structure as compared with CAAC-OS and nc-OS, the structural change due to electron irradiation is shown.
試料として、a-like OS、nc-OS及びCAAC-OSを準備する。いずれの試料もIn-Ga-Zn酸化物である。 Prepare a-like OS, nc-OS and CAAC-OS as samples. Both samples are In-Ga-Zn oxides.
まず、各試料の高分解能断面TEM像を取得する。高分解能断面TEM像により、各試料は、いずれも結晶部を有する。 First, a high-resolution cross-sectional TEM image of each sample is acquired. Due to the high resolution cross-sectional TEM image, each sample has a crystal part.
なお、InGaZnO4の結晶の単位格子は、In-O層を3層有し、またGa-Zn-O層を6層有する、計9層がc軸方向に層状に重なった構造を有することが知られている。これらの近接する層同士の間隔は、(009)面の格子面間隔(d値ともいう。)と同程度であり、結晶構造解析からその値は0.29nmと求められている。したがって、以下では、格子縞の間隔が0.28nm以上0.30nm以下である箇所を、InGaZnO4の結晶部と見なした。なお、格子縞は、InGaZnO4の結晶のa-b面に対応する。 The unit cell of the crystal of InGaZnO 4 has a structure in which a total of 9 layers are stacked in a layered manner in the c-axis direction, having 3 In—O layers and 6 Ga—Zn—O layers. Are known. The spacing between these adjacent layers is about the same as the grid plane spacing (also referred to as d value) of the (009) plane, and the value is determined to be 0.29 nm from the crystal structure analysis. Therefore, in the following, the portion where the interval between the plaids is 0.28 nm or more and 0.30 nm or less is regarded as the crystal portion of InGaZnO 4 . The plaids correspond to the ab planes of the InGaZnO 4 crystal.
図36は、各試料の結晶部(22箇所から30箇所)の平均の大きさを調査した例である。なお、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている。図36より、a-like OSは、TEM像の取得などに係る電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。図36より、TEMによる観察初期においては1.2nm程度の大きさだった結晶部(初期核ともいう。)が、電子(e-)の累積照射量が4.2×108e-/nm2においては1.9nm程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、nc-OS及びCAAC-OSは、電子照射開始時から電子の累積照射量が4.2×108e-/nm2までの範囲で、結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。図36より、電子の累積照射量によらず、nc-OS及びCAAC-OSの結晶部の大きさは、それぞれ1.3nm程度及び1.8nm程度であることがわかる。なお、電子線照射及びTEMの観察は、日立透過電子顕微鏡H-9000NARを用いた。電子線照射条件は、加速電圧を300kV、電流密度を6.7×105e-/(nm2・s)、照射領域の直径を230nmとした。 FIG. 36 is an example of investigating the average size of the crystal portions (22 to 30 locations) of each sample. The length of the above-mentioned plaid is defined as the size of the crystal portion. From FIG. 36, it can be seen that in the a-like OS, the crystal portion becomes larger according to the cumulative irradiation amount of electrons related to the acquisition of a TEM image or the like. From FIG. 36, the crystal portion (also referred to as the initial nucleus) having a size of about 1.2 nm at the initial stage of observation by TEM has a cumulative irradiation amount of electrons (e − ) of 4.2 × 108 e − / nm. In 2 , it can be seen that it has grown to a size of about 1.9 nm. On the other hand, in nc-OS and CAAC-OS, there is no change in the size of the crystal part in the range where the cumulative irradiation amount of electrons is 4.2 × 10 8 e − / nm 2 from the start of electron irradiation. I understand. From FIG. 36, it can be seen that the sizes of the crystal portions of nc-OS and CAAC-OS are about 1.3 nm and about 1.8 nm, respectively, regardless of the cumulative irradiation amount of electrons. A Hitachi transmission electron microscope H-9000NAR was used for electron beam irradiation and TEM observation. The electron beam irradiation conditions were an acceleration voltage of 300 kV, a current density of 6.7 × 105 e − / (nm 2 · s), and an irradiation region diameter of 230 nm.
このように、a-like OSは、電子照射によって結晶部の成長が見られる場合がある。一方、nc-OS及びCAAC-OSは、電子照射による結晶部の成長がほとんど見られない。即ち、a-like OSは、nc-OS及びCAAC-OSと比べて、不安定な構造であることがわかる。 As described above, in the a-like OS, growth of the crystal portion may be observed by electron irradiation. On the other hand, in nc-OS and CAAC-OS, almost no growth of the crystal portion due to electron irradiation is observed. That is, it can be seen that the a-like OS has an unstable structure as compared with the nc-OS and the CAAC-OS.
また、鬆を有するため、a-like OSは、nc-OS及びCAAC-OSと比べて密度の低い構造である。具体的には、a-like OSの密度は、同じ組成の単結晶の密度の78.6%以上92.3%未満である。また、nc-OSの密度及びCAAC-OSの密度は、同じ組成の単結晶の密度の92.3%以上100%未満である。単結晶の密度の78%未満である酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。 Further, since it has a void, the a-like OS has a structure having a lower density than that of nc-OS and CAAC-OS. Specifically, the density of a-like OS is 78.6% or more and less than 92.3% of the density of a single crystal having the same composition. Further, the density of nc-OS and the density of CAAC-OS are 92.3% or more and less than 100% of the density of a single crystal having the same composition. Oxide semiconductors having a density of less than 78% of a single crystal are difficult to form.
例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において、菱面体晶構造を有する単結晶InGaZnO4の密度は6.357g/cm3である。よって、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において、a-like OSの密度は5.0g/cm3以上5.9g/cm3未満である。また、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において、nc-OSの密度及びCAAC-OSの密度は5.9g/cm3以上6.3g/cm3未満である。 For example, in an oxide semiconductor satisfying In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic number ratio], the density of the single crystal InGaZnO 4 having a rhombohedral crystal structure is 6.357 g / cm 3 . Therefore, for example, in an oxide semiconductor satisfying In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic number ratio], the density of a-like OS is 5.0 g / cm 3 or more and less than 5.9 g / cm 3 . .. Further, for example, in an oxide semiconductor satisfying In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic number ratio], the density of nc-OS and the density of CAAC-OS are 5.9 g / cm 3 or more and 6.3 g /. It is less than cm 3 .
なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合わせることにより、所望の組成における単結晶に相当する密度を見積もることができる。所望の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組み合わせて見積もることが好ましい。 When a single crystal having the same composition does not exist, the density corresponding to the single crystal in a desired composition can be estimated by combining single crystals having different compositions at an arbitrary ratio. The density corresponding to a single crystal having a desired composition may be estimated by using a weighted average with respect to the ratio of combining single crystals having different compositions. However, it is preferable to estimate the density by combining as few types of single crystals as possible.
以上のように、酸化物半導体は、様々な構造をとり、それぞれが様々な特性を有する。なお、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、a-like OS、nc-OS、CAAC-OSのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。 As described above, oxide semiconductors have various structures, and each has various characteristics. The oxide semiconductor may be, for example, a laminated film having two or more of amorphous oxide semiconductor, a-like OS, nc-OS, and CAAC-OS.
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 It should be noted that this embodiment can be appropriately combined with other embodiments shown in the present specification.
(本明細書等の記載に関する付記)
以上の実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
(Additional notes regarding the description of this specification, etc.)
The description of each configuration in the above embodiments will be described below.
<実施の形態で述べた本発明の一態様に関する付記>
各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互いに構成例を適宜組み合わせることが可能である。
<Supplementary note concerning one aspect of the present invention described in the embodiment>
The configuration shown in each embodiment can be appropriately combined with the configuration shown in other embodiments to form one aspect of the present invention. Further, when a plurality of configuration examples are shown in one embodiment, the configuration examples can be appropriately combined with each other.
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)と、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)との少なくとも一つの内容に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことができる。 It should be noted that the content described in one embodiment (may be a part of the content) is different from the content described in the embodiment (may be a part of the content) and one or more different implementations. It is possible to apply, combine, or replace at least one content with the content described in the form of (may be a part of the content).
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。 In addition, the content described in the embodiment is the content described by using various figures or the content described by using the text described in the specification in each embodiment.
なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)と、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図(一部でもよい)との少なくとも一つの図に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。 It should be noted that the figure (which may be a part) described in one embodiment is different from another part of the figure, another figure (which may be a part) described in the embodiment, and one or more different figures. By combining at least one figure with the figure (which may be a part) described in the embodiment, more figures can be formed.
<序数詞に関する付記>
本明細書等において、「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものである。従って、構成要素の数を限定するものではない。また、構成要素の順序を限定するものではない。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第1」に言及された構成要素が、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において「第2」に言及された構成要素とすることもありうる。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第1」に言及された構成要素を、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において省略することもありうる。
<Additional notes on ordinal numbers>
In the present specification and the like, the ordinal numbers "first", "second", and "third" are added to avoid confusion of the components. Therefore, the number of components is not limited. Moreover, the order of the components is not limited. Further, for example, the component referred to in "first" in one of the embodiments of the present specification and the like is regarded as another embodiment or the component referred to in "second" in the scope of claims. It is possible. Further, for example, the component referred to in "first" in one of the embodiments of the present specification and the like may be omitted in another embodiment or in the scope of claims.
<図面を説明する記載に関する付記>
実施の形態について図面を参照しながら説明している。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態の発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
<Additional notes regarding the description explaining the drawings>
The embodiment is described with reference to the drawings. However, it is easily understood by those skilled in the art that the embodiments can be implemented in many different embodiments, and the embodiments and details can be variously changed without departing from the spirit and scope thereof. To. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments. In the configuration of the invention of the embodiment, the same reference numerals are commonly used between different drawings for the same parts or parts having similar functions, and the repeated description thereof will be omitted.
また、本明細書等において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化する。そのため、配置を示す語句は、明細書で説明した記載に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。 Further, in the present specification and the like, words and phrases indicating arrangements such as "above" and "below" are used for convenience in order to explain the positional relationship between the configurations with reference to the drawings. The positional relationship between the configurations changes appropriately depending on the direction in which each configuration is depicted. Therefore, the phrase indicating the arrangement is not limited to the description described in the specification, and can be appropriately paraphrased according to the situation.
また、「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上又は直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層A上の電極B」の表現であれば、絶縁層Aの上に電極Bが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Aと電極Bとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。 Further, the terms "upper" and "lower" do not limit the positional relationship of the components to be directly above or directly below and to be in direct contact with each other. For example, in the case of the expression "electrode B on the insulating layer A", the electrode B does not have to be formed in direct contact with the insulating layer A, and another configuration is formed between the insulating layer A and the electrode B. Do not exclude those that contain elements.
また本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合や、複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図のブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。 Further, in the present specification and the like, in the block diagram, the components are classified by function and shown as blocks independent of each other. However, in an actual circuit or the like, it is difficult to separate the components for each function, and there may be a case where a plurality of functions are involved in one circuit or a case where one function is involved in a plurality of circuits. Therefore, the blocks in the block diagram are not limited to the components described in the specification, and can be appropriately paraphrased according to the situation.
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。 Further, in the drawings, the size, the thickness of the layer, or the area are shown in any size for convenience of explanation. Therefore, it is not necessarily limited to that scale. It should be noted that the drawings are schematically shown for the sake of clarity, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings. For example, it is possible to include variations in the signal, voltage, or current due to noise, or variations in the signal, voltage, or current due to timing deviation.
また、図面において、上面図(平面図、レイアウト図ともいう)や斜視図などにおいて、図面の明確性を期すために、一部の構成要素の記載を省略している場合がある。 Further, in the drawings, in order to ensure the clarity of the drawings in the top view (also referred to as a plan view or a layout view) or a perspective view, the description of some components may be omitted.
また、図面において、同一の要素又は同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、あるいは同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 Further, in the drawings, the same elements or elements having the same function, elements of the same material, elements formed at the same time, etc. may be designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof may be omitted. ..
<言い換え可能な記載に関する付記>
本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。また、本明細書等では、ゲート以外の2つの端子を第1端子、第2端子と呼ぶ場合や、第3端子、第4端子と呼ぶ場合がある。また、本明細書等に記載するトランジスタが2つ以上のゲートを有するとき(この構成をデュアルゲート構造という場合がある)、それらのゲートを第1ゲート、第2ゲートと呼ぶ場合や、フロントゲート、バックゲートと呼ぶ場合がある。特に、「フロントゲート」という語句は、単に「ゲート」という語句に互いに言い換えることができる。なお、ボトムゲートとは、トランジスタの作製時において、チャネル形成領域よりも先に形成される端子のことをいい、「トップゲート」とは、トランジスタの作製時において、チャネル形成領域よりも後に形成される端子ことをいう。
<Additional notes regarding paraphrasable descriptions>
In the present specification and the like, when explaining the connection relationship of transistors, one of the source and the drain is referred to as "one of the source or the drain" (or the first electrode or the first terminal), and the source and the drain are referred to. The other is referred to as "the other of the source or drain" (or the second electrode, or the second terminal). This is because the source and drain of the transistor change depending on the structure of the transistor, operating conditions, and the like. The names of the source and drain of the transistor can be appropriately paraphrased according to the situation, such as the source (drain) terminal and the source (drain) electrode. Further, in the present specification and the like, the two terminals other than the gate may be referred to as a first terminal and a second terminal, or may be referred to as a third terminal and a fourth terminal. Further, when the transistor described in the present specification or the like has two or more gates (this configuration may be referred to as a dual gate structure), those gates may be referred to as a first gate and a second gate, or a front gate. , May be called a back gate. In particular, the phrase "front gate" can be simply paraphrased into the phrase "gate". The bottom gate refers to a terminal formed before the channel formation region when the transistor is manufactured, and the "top gate" is formed after the channel formation region when the transistor is manufactured. Transistor terminal.
トランジスタは、ゲート、ソース、及びドレインと呼ばれる3つの端子を有する。ゲートは、トランジスタの導通状態を制御する制御端子として機能する端子である。ソース又はドレインとして機能する2つの入出力端子は、トランジスタの型及び各端子に与えられる電位の高低によって、一方がソースとなり他方がドレインとなる。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。また、本明細書等では、ゲート以外の2つの端子を第1端子、第2端子と呼ぶ場合や、第3端子、第4端子と呼ぶ場合がある。 Transistors have three terminals called gates, sources, and drains. The gate is a terminal that functions as a control terminal that controls the conduction state of the transistor. The two input / output terminals that function as sources or drains are one source and the other drain depending on the type of transistor and the high and low potentials given to each terminal. Therefore, in the present specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably. Further, in the present specification and the like, the two terminals other than the gate may be referred to as a first terminal and a second terminal, or may be referred to as a third terminal and a fourth terminal.
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。 Further, in the present specification and the like, the terms "electrode" and "wiring" do not functionally limit these components. For example, an "electrode" may be used as part of a "wiring" and vice versa. Further, the terms "electrode" and "wiring" include the case where a plurality of "electrodes" and "wiring" are integrally formed.
また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電位(接地電位)とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも0Vを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。 Further, in the present specification and the like, the voltage and the potential can be paraphrased as appropriate. The voltage is a potential difference from a reference potential. For example, if the reference potential is a ground potential (ground potential), the voltage can be paraphrased as a potential. The ground potential does not always mean 0V. The potential is relative, and the potential given to the wiring or the like may be changed depending on the reference potential.
なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、場合によっては、又は、状況に応じて、「膜」、「層」などの語句を使わずに、別の用語に入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」又は「導電膜」という用語を、「導電体」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁層」「絶縁膜」という用語を、「絶縁体」という用語に変更することが可能な場合がある。 In the present specification and the like, terms such as "membrane" and "layer" can be interchanged with each other in some cases or depending on the situation. For example, it may be possible to change the term "conductive layer" to the term "conductive film". Alternatively, for example, it may be possible to change the term "insulating film" to the term "insulating layer". Or, in some cases, or depending on the situation, it is possible to replace the term with another term without using the terms such as "membrane" and "layer". For example, it may be possible to change the term "conductive layer" or "conductive" to the term "conductor". Alternatively, for example, the terms "insulating layer" and "insulating film" may be changed to the term "insulator".
なお本明細書等において、「配線」、「信号線」、「電源線」などの用語は、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「配線」という用語を、「信号線」という用語に変更することが可能な場合がある。また、例えば、「配線」という用語を、「電源線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で、「信号線」「電源線」などの用語を、「配線」という用語に変更することが可能な場合がある。「電源線」などの用語は、「信号線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で「信号線」などの用語は、「電源線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、配線に印加されている「電位」という用語を、場合によっては、又は、状況に応じて、「信号」などという用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で、「信号」などの用語は、「電位」という用語に変更することが可能な場合がある。 In the present specification and the like, terms such as "wiring", "signal line", and "power line" can be interchanged with each other in some cases or depending on the situation. For example, it may be possible to change the term "wiring" to the term "signal line". Further, for example, it may be possible to change the term "wiring" to a term such as "power line". The reverse is also true, and it may be possible to change terms such as "signal line" and "power line" to the term "wiring". A term such as "power line" may be changed to a term such as "signal line". The reverse is also true, and a term such as "signal line" may be changed to a term such as "power line". Further, the term "potential" applied to the wiring may be changed to a term such as "signal" in some cases or depending on the situation. The reverse is also true, and terms such as "signal" may be changed to the term "potential".
<語句の定義に関する付記>
以下では、上記実施の形態中で言及した語句の定義について説明する。
<Additional notes regarding the definition of words and phrases>
Hereinafter, the definitions of the terms and phrases referred to in the above embodiments will be described.
<<半導体について>>
本明細書において、「半導体」と表記した場合でも、例えば、導電性が十分低い場合は「絶縁体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「絶縁体」は境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書に記載の「半導体」は、「絶縁体」と言い換えることができる場合がある。同様に、本明細書に記載の「絶縁体」は、「半導体」と言い換えることができる場合がある。
<< About semiconductors >>
In the present specification, even when the term "semiconductor" is used, for example, when the conductivity is sufficiently low, it may have characteristics as an "insulator". In addition, the boundary between "semiconductor" and "insulator" is ambiguous, and it may not be possible to make a strict distinction. Therefore, the "semiconductor" described in the present specification may be paraphrased as an "insulator". Similarly, the "insulator" described herein may be paraphrased as a "semiconductor."
また、「半導体」と表記した場合でも、例えば、導電性が十分高い場合は「導電体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「導電体」は境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書に記載の「半導体」は、「導電体」と言い換えることができる場合がある。同様に、本明細書に記載の「導電体」は、「半導体」と言い換えることができる場合がある。 Further, even when the term "semiconductor" is used, for example, if the conductivity is sufficiently high, it may have characteristics as a "conductor". In addition, the boundary between "semiconductor" and "conductor" is ambiguous, and it may not be possible to strictly distinguish them. Therefore, the "semiconductor" described in the present specification may be paraphrased as a "conductor". Similarly, the "conductor" described herein may be paraphrased as a "semiconductor."
なお、半導体の不純物とは、例えば、半導体層を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が0.1原子%未満の元素は不純物である。不純物が含まれることにより、例えば、半導体にDOS(Density of States)が形成されることや、キャリア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第1族元素、第2族元素、第13族元素、第14族元素、第15族元素、主成分以外の遷移金属などがあり、特に、例えば、水素(水にも含まれる)、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損を形成する場合がある。また、半導体がシリコン層である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第1族元素、第2族元素、第13族元素、第15族元素などがある。
The semiconductor impurities are, for example, other than the main components constituting the semiconductor layer. For example, an element having a concentration of less than 0.1 atomic% is an impurity. The inclusion of impurities may cause, for example, the formation of DOS (Density of States) in the semiconductor, the decrease in carrier mobility, the decrease in crystallinity, and the like. When the semiconductor is an oxide semiconductor, the impurities that change the characteristics of the semiconductor include, for example,
<<トランジスタについて>>
本明細書において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域又はソース電極)の間にチャネル形成領域を有しており、ドレインとチャネル形成領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル形成領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
<< About Transistor >>
As used herein, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. A channel forming region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and a current is passed through the drain, the channel forming region and the source. It can be shed. In the present specification and the like, the channel forming region means a region in which a current mainly flows.
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。 Further, the functions of the source and the drain may be switched when transistors having different polarities are adopted or when the direction of the current changes in the circuit operation. Therefore, in the present specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably.
<<スイッチについて>>
本明細書等において、スイッチとは、導通状態(オン状態)、又は、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。又は、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。
<< About the switch >>
In the present specification and the like, the switch means a switch that is in a conductive state (on state) or a non-conducting state (off state) and has a function of controlling whether or not a current flows. Alternatively, the switch means a switch having a function of selecting and switching a path through which a current flows.
一例としては、電気的スイッチ又は機械的なスイッチなどを用いることができる。つまり、スイッチは、電流を制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。 As an example, an electric switch, a mechanical switch, or the like can be used. That is, the switch is not limited to a specific switch as long as it can control the current.
電気的なスイッチの一例としては、トランジスタ(例えば、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタなど)、ダイオード(例えば、PNダイオード、PINダイオード、ショットキーダイオード、MIM(Metal Insulator Metal)ダイオード、MIS(Metal Insulator Semiconductor)ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)、又はこれらを組み合わせた論理回路などがある。 Examples of electrical switches include transistors (eg, bipolar transistors, MOS transistors, etc.), diodes (eg, PN diodes, PIN diodes, shotkey diodes, MIM (Metal Insulator Metal) diodes, MIS (Metal Insulator Semiconductor) diodes). , Diode-connected transistors, etc.), or logic circuits that combine these.
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、トランジスタの「導通状態」とは、トランジスタのソース電極とドレイン電極が電気的に短絡されているとみなせる状態をいう。また、トランジスタの「非導通状態」とは、トランジスタのソース電極とドレイン電極が電気的に遮断されているとみなせる状態をいう。なおトランジスタを単なるスイッチとして動作させる場合には、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。 When a transistor is used as a switch, the "conduction state" of the transistor means a state in which the source electrode and the drain electrode of the transistor can be regarded as being electrically short-circuited. Further, the "non-conducting state" of the transistor means a state in which the source electrode and the drain electrode of the transistor can be regarded as being electrically cut off. When the transistor is operated as a simple switch, the polarity (conductive type) of the transistor is not particularly limited.
機械的なスイッチの一例としては、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のように、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことが可能な電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。 An example of a mechanical switch is a switch using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, such as a Digital Micromirror Device (DMD). The switch has an electrode that can be moved mechanically, and by moving the electrode, conduction and non-conduction are controlled and operated.
<<チャネル長について>>
本明細書等において、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体(又はトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが重なる領域、又はチャネルが形成される領域における、ソース(ソース領域又はソース電極)とドレイン(ドレイン領域又はドレイン電極)との間の距離をいう。
<< About channel length >>
In the present specification and the like, the channel length is defined as, for example, in the top view of the transistor, a region or a channel where the semiconductor (or the portion where the current flows in the semiconductor when the transistor is on) and the gate electrode overlap is formed. The distance between the source (source region or source electrode) and the drain (drain region or drain electrode) in the region.
なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値又は平均値とする。 In one transistor, the channel length does not always take the same value in all regions. That is, the channel length of one transistor may not be fixed to one value. Therefore, in the present specification, the channel length is any one value, the maximum value, the minimum value, or the average value in the region where the channel is formed.
<<チャネル幅について>>
本明細書等において、チャネル幅とは、例えば、上面図において半導体(又はトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが重なる領域、又はチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。
<< About channel width >>
In the present specification and the like, the channel width is, for example, a region where a semiconductor (or a portion where a current flows in a semiconductor when a transistor is on) and a gate electrode overlap in a top view, or a region where a channel is formed. The length of the part where the source and drain face each other.
なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値又は平均値とする。 In one transistor, the channel width does not always take the same value in all regions. That is, the channel width of one transistor may not be fixed to one value. Therefore, in the present specification, the channel width is any one value, the maximum value, the minimum value, or the average value in the region where the channel is formed.
なお、トランジスタの構造によっては、実際にチャネルの形成される領域におけるチャネル幅(以下、実効的なチャネル幅と呼ぶ。)と、トランジスタの上面図において示されるチャネル幅(以下、見かけ上のチャネル幅と呼ぶ。)と、が異なる場合がある。例えば、立体的な構造を有するトランジスタでは、実効的なチャネル幅が、トランジスタの上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも大きくなり、その影響が無視できなくなる場合がある。例えば、微細かつ立体的な構造を有するトランジスタでは、半導体の側面に形成されるチャネル領域の割合が大きくなる場合がある。その場合は、上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも、実際にチャネルの形成される実効的なチャネル幅の方が大きくなる。 Depending on the structure of the transistor, the channel width in the region where the channel is actually formed (hereinafter referred to as an effective channel width) and the channel width shown in the top view of the transistor (hereinafter referred to as an apparent channel width). ) And may be different. For example, in a transistor having a three-dimensional structure, the effective channel width may be larger than the apparent channel width shown in the top view of the transistor, and the influence thereof may not be negligible. For example, in a transistor having a fine and three-dimensional structure, the ratio of the channel region formed on the side surface of the semiconductor may be large. In that case, the effective channel width in which the channel is actually formed is larger than the apparent channel width shown in the top view.
ところで、立体的な構造を有するトランジスタにおいては、実効的なチャネル幅の、実測による見積もりが困難となる場合がある。例えば、設計値から実効的なチャネル幅を見積もるためには、半導体の形状が既知という仮定が必要である。したがって、半導体の形状が正確にわからない場合には、実効的なチャネル幅を正確に測定することは困難である。 By the way, in a transistor having a three-dimensional structure, it may be difficult to estimate the effective channel width by actual measurement. For example, in order to estimate the effective channel width from the design value, it is necessary to assume that the shape of the semiconductor is known. Therefore, if the shape of the semiconductor is not known accurately, it is difficult to accurately measure the effective channel width.
そこで、本明細書では、トランジスタの上面図において、半導体とゲート電極とが重なる領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さである見かけ上のチャネル幅を、「囲い込みチャネル幅(SCW:Surrounded Channel Width)」と呼ぶ場合がある。また、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、囲い込みチャネル幅又は見かけ上のチャネル幅を指す場合がある。又は、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、実効的なチャネル幅を指す場合がある。なお、チャネル長、チャネル幅、実効的なチャネル幅、見かけ上のチャネル幅、囲い込みチャネル幅などは、断面TEM像などを取得して、その画像を解析することなどによって、値を決定することができる。 Therefore, in the present specification, in the top view of the transistor, the apparent channel width, which is the length of the portion where the source and the drain face each other in the region where the semiconductor and the gate electrode overlap, is referred to as “enclosure channel width (SCW)”. : Surrounded Channel With) ". Further, in the present specification, when simply described as a channel width, it may refer to an enclosed channel width or an apparent channel width. Alternatively, in the present specification, the term "channel width" may refer to an effective channel width. The values of the channel length, channel width, effective channel width, apparent channel width, enclosed channel width, etc. can be determined by acquiring a cross-sectional TEM image or the like and analyzing the image. can.
なお、トランジスタの電界効果移動度や、チャネル幅当たりの電流値などを計算して求める場合、囲い込みチャネル幅を用いて計算する場合がある。その場合には、実効的なチャネル幅を用いて計算する場合とは異なる値をとる場合がある。 When calculating the electric field effect mobility of the transistor, the current value per channel width, or the like, the enclosed channel width may be used for calculation. In that case, the value may be different from the case calculated using the effective channel width.
<<高レベル電位と低レベル電位について>>
本明細書において、ある配線に高レベル電位が印加される、と記載する場合、該高レベル電位は、その配線に接続されているゲートを有するn型トランジスタを導通状態にする大きさの電位か、又は、その配線に接続されているゲートを有するp型トランジスタを非導通状態にする大きさの電位か、の少なくともどちらか一方を示す場合がある。そのため、異なる2つ以上の配線に高レベル電位が印加されている場合、それぞれの配線に印加されている高レベル電位の大きさは、互いに異なる場合がある。
<< About high level potential and low level potential >>
In the present specification, when it is described that a high level potential is applied to a certain wiring, is the high level potential a potential of a magnitude large enough to make an n-type transistor having a gate connected to the wiring in a conductive state? Or, it may indicate at least one of the potentials having a potential that causes the p-type transistor having a gate connected to the wiring to be in a non-conducting state. Therefore, when high level potentials are applied to two or more different wirings, the magnitudes of the high level potentials applied to the respective wirings may differ from each other.
本明細書において、ある配線に低レベル電位が印加される、と記載する場合、該低レベル電位は、その配線に接続されているゲートを有するn型トランジスタを非導通状態にする大きさの電位か、又は、その配線に接続されているゲートを有するp型トランジスタを導通状態にする大きさの電位か、の少なくともどちらか一方を示す場合がある。そのため、異なる2つ以上の配線に低レベル電位が印加されている場合、それぞれの配線に印加されている低レベル電位の大きさは、互いに異なる場合がある。 In the present specification, when it is described that a low level potential is applied to a certain wiring, the low level potential is a potential of a magnitude large enough to make an n-type transistor having a gate connected to the wiring non-conducting state. Or, it may indicate at least one of the potentials having a potential that makes the p-type transistor having a gate connected to the wiring conductive. Therefore, when low level potentials are applied to two or more different wirings, the magnitudes of the low level potentials applied to the respective wirings may differ from each other.
<<接続について>>
本明細書等において、XとYとが接続されている、と記載する場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とを含むものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
<< About connection >>
In the present specification and the like, when it is described that X and Y are connected, the case where X and Y are electrically connected and the case where X and Y are functionally connected. And the case where X and Y are directly connected. Therefore, it is not limited to the predetermined connection relationship, for example, the connection relationship shown in the figure or text, and includes the connection relationship other than the connection relationship shown in the figure or text.
ここで使用するX、Yなどは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。 It is assumed that X, Y and the like used here are objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, etc.).
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態(オン状態)、又は、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。 As an example of the case where X and Y are electrically connected, an element (for example, a switch, a transistor, a capacitive element, an inductor, a resistance element, a diode, a display) that enables an electrical connection between X and Y is displayed. One or more elements, light emitting elements, loads, etc.) can be connected between X and Y. The switch has a function of controlling on / off. That is, the switch is in a conducting state (on state) or a non-conducting state (off state), and has a function of controlling whether or not a current flows.
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅又は電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。 As an example of the case where X and Y are functionally connected, a circuit that enables functional connection between X and Y (for example, a logic circuit (inverter, NAND circuit, NOR circuit, etc.), signal conversion, etc.) Circuit (DA conversion circuit, AD conversion circuit, gamma correction circuit, etc.), potential level conversion circuit (power supply circuit (boost circuit, step-down circuit, etc.), level shifter circuit that changes the potential level of the signal, etc.), voltage source, current source, switching Circuits, amplifier circuits (circuits that can increase signal amplitude or current amount, operational amplifiers, differential amplifier circuits, source follower circuits, buffer circuits, etc.), signal generation circuits, storage circuits, control circuits, etc.) are X and Y. It is possible to connect one or more in between. As an example, even if another circuit is sandwiched between X and Y, if the signal output from X is transmitted to Y, it is assumed that X and Y are functionally connected. do.
なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含むものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。 When it is explicitly stated that X and Y are electrically connected, it means that X and Y are electrically connected (that is, another element between X and Y). Or when it is connected by sandwiching another circuit) and when X and Y are functionally connected (that is, when they are functionally connected by sandwiching another circuit between X and Y). (When) and the case where X and Y are directly connected (that is, the case where another element or another circuit is not sandwiched between X and Y) is included. In other words, the case where it is explicitly stated that it is electrically connected is the same as the case where it is simply stated that it is simply connected.
なお、例えば、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1を介して(又は介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。 Note that, for example, the source of the transistor (or the first terminal, etc.) is electrically connected to X via (or not) Z1, and the drain of the transistor (or the second terminal, etc.) connects Z2. Through (or not), if electrically connected to Y, or if the source of the transistor (or the first terminal, etc.) is directly connected to one part of Z1 and another part of Z1. Is directly connected to X, the drain of the transistor (or the second terminal, etc.) is directly connected to one part of Z2, and another part of Z2 is directly connected to Y. Then, it can be expressed as follows.
例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。又は、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。又は、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。 For example, "X and Y, the source (or the first terminal, etc.) and the drain (or the second terminal, etc.) of the transistor are electrically connected to each other, and X, the source of the transistor (or the first terminal, etc.) (Terminals, etc.), transistor drains (or second terminals, etc.), and Y are electrically connected in this order. " Or, "the source of the transistor (or the first terminal, etc.) is electrically connected to X, the drain of the transistor (or the second terminal, etc.) is electrically connected to Y, and X, the source of the transistor (such as the second terminal). Or the first terminal, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), and Y are electrically connected in this order. " Or, "X is electrically connected to Y via the source (or first terminal, etc.) and drain (or second terminal, etc.) of the transistor, and X, the source (or first terminal, etc.) of the transistor. The terminals, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), and Y are provided in this connection order. " By defining the order of connections in the circuit configuration using the same representation as these examples, the source (or first terminal, etc.) and drain (or second terminal, etc.) of the transistor can be separated. Separately, the technical scope can be determined. It should be noted that these expression methods are examples, and are not limited to these expression methods. Here, it is assumed that X, Y, Z1 and Z2 are objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, etc.).
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。 Even if the circuit diagram shows that the independent components are electrically connected to each other, the case where one component has the functions of a plurality of components together. There is also. For example, when a part of the wiring also functions as an electrode, one conductive film has both the function of the wiring and the function of the component of the function of the electrode. Therefore, the electrical connection in the present specification also includes the case where one conductive film has the functions of a plurality of components in combination.
<<平行、垂直について>>
本明細書において、「平行」とは、二つの直線が-10°以上かつ10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、-5°以上かつ5°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が-30°以上かつ30°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上かつ100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上かつ95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が60°以上かつ120°以下の角度で配置されている状態をいう。
<< Parallel and vertical >>
As used herein, the term "parallel" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° or more and 10 ° or less. Therefore, the case of −5 ° or more and 5 ° or less is also included. Further, "substantially parallel" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −30 ° or more and 30 ° or less. Further, "vertical" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° or more and 100 ° or less. Therefore, the case of 85 ° or more and 95 ° or less is also included. Further, "substantially vertical" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 60 ° or more and 120 ° or less.
<<三方晶、菱面体晶について>>
本明細書において、結晶が三方晶又は菱面体晶である場合、六方晶系として表す。
<< About trigonal crystals and rhombohedral crystals >>
In the present specification, when a crystal is a trigonal crystal or a rhombohedral crystal, it is represented as a hexagonal system.
DA,DB0 アナログ電圧信号
DA,DB1 アナログ電圧信号
DA,DB2 アナログ電圧信号
DA,DB3 アナログ電圧信号
DA,DB4 アナログ電圧信号
DA,DB5 アナログ電圧信号
DA,DB6 アナログ電圧信号
DA,DB7 アナログ電圧信号
CLOCK クロック信号
CLOCKB クロック信号
CMCLK クロック信号
STBY スタンバイ信号
CMSTBY スタンバイ信号
CMSET セット信号
GL_1 走査線
GL_2 走査線
GL_m 走査線
GL_X 走査線
DL_1 データ線
DL_2 データ線
DL_n データ線
DL_Y データ線
VL_a 電位供給線
VL_b 電位供給線
VDDL 配線
GNDL 配線
VRL 配線
VRL1 配線
VRL2 配線
VRL3 配線
VRL[1] 配線
VRL[i] 配線
VRL[k] 配線
VRLa 配線
VRLa1 配線
VRLa2 配線
VRLb 配線
VRLb1 配線
VRLb2 配線
VBL 配線
L0 配線
L1 配線
L2 配線
L3 配線
L4 配線
L5 配線
L6 配線
L[1] 配線
L[i1] 配線
L[k] 配線
L[k+1] 配線
L[i2] 配線
L[2k] 配線
STBYL 配線
STBYL-B 配線
BGLS1 配線
BGLS2 配線
RT1 トランジスタ
RT2 トランジスタ
RT3 トランジスタ
RT[1] トランジスタ
RT[i] トランジスタ
RT[k] トランジスタ
ST11 トランジスタ
ST12 トランジスタ
ST1[1] トランジスタ
ST1[i] トランジスタ
ST1[k] トランジスタ
ST21 トランジスタ
ST22 トランジスタ
ST2[1] トランジスタ
ST2[i] トランジスタ
ST2[k] トランジスタ
ST31 トランジスタ
ST32 トランジスタ
ST3[1] トランジスタ
ST3[i] トランジスタ
ST3[k] トランジスタ
STB1[1] トランジスタ
STB1[i] トランジスタ
STB1[k] トランジスタ
STB3[1] トランジスタ
STB3[i] トランジスタ
STB3[k] トランジスタ
Tr[1,1] トランジスタ
Tr[2,1] トランジスタ
Tr[3,1] トランジスタ
Tr[4,1] トランジスタ
Tr[1,2] トランジスタ
Tr[2,3] トランジスタ
Tr[3,3] トランジスタ
Tr[4,3] トランジスタ
Tr[1,4] トランジスタ
Tr[2,4] トランジスタ
Tr[3,4] トランジスタ
Tr[4,4] トランジスタ
Tr[6,6] トランジスタ
Tr[2k,2k] トランジスタ
N1 ノード
N2 ノード
N3 ノード
N4 ノード
LA1 配線
LA2 配線
IN 入力端子
OUT 出力端子
AT1 トランジスタ
AT2 トランジスタ
AT3 トランジスタ
AT4 トランジスタ
AT5 トランジスタ
AT6 トランジスタ
AT7 トランジスタ
AT8 トランジスタ
AT9 トランジスタ
AT10 トランジスタ
AT11 トランジスタ
AT12 トランジスタ
AT13 トランジスタ
AT14 トランジスタ
AT15 トランジスタ
AT16 トランジスタ
AT17 トランジスタ
AT18 トランジスタ
AT19 トランジスタ
AT20 トランジスタ
AST1 トランジスタ
AST2 トランジスタ
S1 金属酸化物
S2 金属酸化物
S3 金属酸化物
I1 絶縁体
I2 絶縁体
CLx 配線
CLy 配線
100 ソースドライバ回路
110 LVDSレシーバ
120 シリアルパラレル変換回路
130 シフトレジスタ回路
140 ラッチ回路
150 レベルシフタ回路
160 パストランジスタ論理回路
170 抵抗ストリング回路
180 外部補正回路
190 BGR回路
200 バイアスジェネレータ
200A バイアスジェネレータ
200A1 バイアスジェネレータ
200A2 バイアスジェネレータ
200A3 バイアスジェネレータ
200B バイアスジェネレータ
200B1 バイアスジェネレータ
200B2 バイアスジェネレータ
200B3 バイアスジェネレータ
200B4 バイアスジェネレータ
200B5 バイアスジェネレータ
201 回路
202 回路
203 回路
204 回路
205 回路
300 バッファアンプ
1200a トランジスタ
1200b トランジスタ
1200c トランジスタ
1205 導電体
1205a 導電体
1205b 導電体
1214 絶縁体
1216 絶縁体
1220 絶縁体
1222 絶縁体
1224 絶縁体
1230 金属酸化物
1230a 金属酸化物
1230b 金属酸化物
1230c 金属酸化物
1240a 導電体
1240b 導電体
1241a 導電体
1241b 導電体
1245a 領域
1245b 領域
1250 絶縁体
1260 導電体
1260a 導電体
1260b 導電体
1270 絶縁体
1280 絶縁体
1400 トランジスタ
1401 絶縁体
1402 絶縁体
1403 絶縁体
1404 絶縁体
1406 絶縁体
1407 絶縁体
1408 絶縁体
1409 絶縁体
1412 導電体
1414 導電体
1430 金属酸化物
1431 金属酸化物
1432 金属酸化物
1433 金属酸化物
1450 基板
1451 低抵抗領域
1452 低抵抗領域
1461a 領域
1461b 領域
1461c 領域
1461d 領域
1461e 領域
1600 トランジスタ
1601 絶縁体
1602 半導体
1603 導電体
1604 導電体
1605 絶縁体
1606 絶縁体
1607 絶縁体
1608 導電体
1609 導電体
3301 画素回路
3302 画素部
3304 駆動回路部
3304a ゲートドライバ回路
3304b ソースドライバ回路
3306 保護回路
3307 端子部
3352 トランジスタ
3354 トランジスタ
3362 容量素子
3372 発光素子
3411 配線
3412 配線
3413 配線
3414 配線
3415 配線
3416 配線
3417 配線
3421 配線
3422 配線
3431 トランジスタ
3432 トランジスタ
3433 トランジスタ
3434 トランジスタ
3435 トランジスタ
3436 トランジスタ
3437 トランジスタ
3440 容量素子
3441 容量素子
3442 容量素子
3450 発光素子
3461 配線
3462 配線
3463 配線
3471 配線
3472 配線
3473 配線
3481 トランジスタ
3482 トランジスタ
3483 トランジスタ
3484 トランジスタ
3485 トランジスタ
3486 トランジスタ
3491 トランジスタ
3492 トランジスタ
3511 配線
3512 配線
3513 配線
3521 配線
3522 配線
3600 液晶表示装置
3610 画素部
3611 画素
3620 走査線駆動回路
3621 走査線
3622 容量配線
3630 信号線駆動回路
3631 信号線
3641 トランジスタ
3642 容量素子
3643 液晶素子
3711 表示部
3712 ソースドライバ
3712A ゲートドライバ
3712B ゲートドライバ
3713 基板
3714 ソースドライバIC
3715 FPC
3716 外部回路基板
3800 表示装置
3811 表示部
3812 画素
3813 走査線駆動回路
3814 タッチセンサ
3816 ホスト
3820_1 IC
3820_2 IC
3820_m IC
3821_1 回路
3821_2 回路
3821_m 回路
3822_1 信号線駆動回路
3822_2 信号線駆動回路
3822_m 信号線駆動回路
3824 タッチセンサ検出回路
3823 タッチセンサ駆動回路
3825_1 画像処理回路
3825_2 画像処理回路
3825_m 画像処理回路
3826_1 RAM
3826_2 RAM
3826_m RAM
3827 CPU
3828 タイミングコントローラ
3829 容量素子
4000 表示モジュール
4001 上部カバー
4002 下部カバー
4003 FPC
4004 タッチパネル
4005 FPC
4006 表示パネル
4009 フレーム
4010 プリント基板
4011 バッテリ
5001 筐体
5002 表示部
5003 スタンド
5004 リモコン操作機
5201 筐体
5202 筐体
5203 表示部
5204 表示部
5205 マイクロフォン
5206 スピーカ
5207 操作キー
5208 スタイラス
5401 筐体
5402 表示部
5403 キーボード
5404 ポインティングデバイス
5501 筐体
5502 表示部
5503 マイク
5504 スピーカ
5505 操作ボタン
5601 第1筐体
5602 第2筐体
5603 第1表示部
5604 第2表示部
5605 接続部
5606 操作キー
5701 車体
5702 車輪
5703 ダッシュボード
5704 ライト
5801 第1筐体
5802 第2筐体
5803 表示部
5804 操作キー
5805 レンズ
5806 接続部
5901 筐体
5902 表示部
5903 操作ボタン
5904 操作子
5905 バンド
6000 筐体
6001 表示部
6003 スピーカ
DA, DB0 analog voltage signal DA, DB1 analog voltage signal DA, DB2 analog voltage signal DA, DB3 analog voltage signal DA, DB4 analog voltage signal DA, DB5 analog voltage signal DA, DB6 analog voltage signal DA, DB7 analog voltage signal CLOCK clock Signal CLOCKB Clock signal CMCLK Clock signal STBY Standby signal CMSTBY Standby signal CMSET Set signal GL_1 Scanning line GL_1 Scanning line GL_m Scanning line GL_X Scanning line DL_1 Data line DL_1 Data line DL_n Data line DL_Y Data line VL_a Potential supply line VL_b GNDL Wiring VRL Wiring VRL1 Wiring VRL2 Wiring VRL3 Wiring VRL [1] Wiring VRL [i] Wiring VRL [k] Wiring VRLa Wiring VRLa1 Wiring VRLa2 Wiring VRLb Wiring VRLb1 Wiring VRL Wire L6 Wire L [1] Wire L [i 1] Wire L [k] Wire L [k + 1 ] Wire L [i 2 ] Wire L [2k] Wire STBYL Wire STBYL-B Wire BGLS1 Wire BGLS2 Wire RT1 Transistor RT2 Transistor RT3 Transistor RT [1] Transistor RT [i] Transistor RT [k] Transistor ST11 Transistor ST12 Transistor ST1 [1] Transistor ST1 [i] Transistor ST1 [k] Transistor ST21 Transistor ST22 Transistor ST2 [1] Transistor ST2 [i] Transistor ST2 [K] Transistor ST31 Transit ST32 Transistor ST3 [1] Transistor ST3 [i] Transistor ST3 [k] Transistor STB1 [1] Transistor STB1 [i] Transistor STB1 [k] Transistor STB3 [1] Transistor STB3 [i] Transistor STB3 [i] k] Transistor Tr [1,1] Transistor Tr [2,1] Transistor Tr [3,1] Transistor Tr [4,1] Transistor Tr [1,2] Transistor Tr [2,3] Transistor Tr [3,3] ] Transistor Tr [4,3] Transistor Tr [1,4] Transistor Tr [2,4] Transistor Tr [3, 4] Transistor Tr [4,4] Transistor Tr [6,6] Transistor Tr [2k, 2k] Transistor N1 node N2 node N3 node N4 node LA1 wiring LA2 wiring IN input terminal OUT output terminal AT1 transistor AT2 transistor AT3 transistor AT4 transistor AT5 Transistor AT6 Transistor AT7 Transistor AT8 Transistor AT9 Transistor AT10 Transistor AT11 Transistor AT12 Transistor AT13 Transistor AT14 Transistor AT15 Transistor AT16 Transistor AT17 Transistor AT18 Transistor AT19 Transistor AT20 Transistor AST1 Transistor AST2 Transistor S1 Metal oxide S2 Metal oxide S3 Metal oxide I1 Insulation Body I2 Insulator CLx wiring CLy wiring 100 Source driver circuit 110 LVDS receiver 120 Serial parallel conversion circuit 130 Shift register circuit 140 Latch circuit 150 Level shifter circuit 160 Pass transistor Logic circuit 170 Resistance string circuit 180 External correction circuit 190 BGR circuit 200 Bias generator 200A Bias generator 200A1 Bias generator 200A2 Bias generator 200A3 Bias generator 200B Bias generator 200B1 Bias generator 200B2 Bias generator 200B3 Bias generator 200B4 Bias generator 200B5 Bias generator 201 Circuit 202 Circuit 203 Circuit 204 Circuit 205 Circuit 300 Buffer amplifier 1200a Transistor 1200b Transistor 1200c Transistor 1205 Body 1205a Transistor 1205b Transistor 1214 Insulator 1216 Insulator 1220 Insulator 1222 Insulator 1224 Insulator 1230 Metal oxide 1230a Metal oxide 1230b Metal oxide 1230c Metal oxide 1240a Conductor 1240b Conductor 1241a Conductor 1241b Conductor 1245a Region 1245b Region 1250 Insulator 1260 Conductor 1260a Conductor 1260b Conductor 1270 Insulator 1280 Insulator 1400 Transistor 1401 Insulator 1402 Insulator 1403 Insulator 1404 Insulator 1406 Insulator 1407 Insulator 1408 Insulator 1409 Insulator 1412 Conductor 1414 Conductor 1430 Metal oxide 1431 Metal oxide 1432 Metal oxide 1433 Metal oxide 1450 Substrate 1451 Low resistance region 1452 Low resistance region 1461a Region 1461b Region 1461c Region 1461d Region 1461e Region 1600 Transistor 1601 Insulator 1602 Semiconductor 1603 Conductor 1604 Conductor 1605 Insulator 1606 Insulator 1607 Insulator 1608 Conductor 1609 Conductor 3301 Pixel circuit 3302 Pixel part 3304 Drive circuit unit 3304a Gate driver Circuit 3304b Source driver Circuit 3306 Protection circuit 3307 Terminal 3352 Transistor 3354 Transistor 3362 Capacitive element 3372 Light emitting element 3411 Wiring 3412 Wiring 3413 Wiring 3414 Wiring 3415 Wiring 3416 Wiring 3417 Wiring 3421 Wiring 3422 Wiring 3431 Transistor 3432 Transistor 3433 Transistor 3434 Transistor 3435 Transistor 3437 Transistor 3440 Capacitive element 3441 Capacitive element 3445 Light emitting element 3461 Wiring 3462 Wiring 3464 Wiring 3471 Wiring 3472 Wiring 3473 Wiring 348 1 Transistor 3482 Transistor 3484 Transistor 3484 Transistor 3485 Transistor 3486 Transistor 3491 Transistor 3492 Transistor 3511 Wiring 35 Wiring 3522 Wiring 3600 Liquid crystal display device 3610 Pixel part 3611 Pixel 3620 Scanning line drive circuit 3621 Scanning line 3622 Capacitive wiring 3630 Signal line drive circuit 3631 Signal line 3461 Transistor 3642 Capacitive element 3634 Liquid crystal element 3711 Display unit 3712 Source driver 3712A Gate driver 3712B Gate Driver 3713 Board 3714 Source driver IC
3715 FPC
3716
3820_2 IC
3820_m IC
3821_1 circuit 3821_1 circuit 3821_m circuit 3822_1 signal line drive circuit 3822_2 signal line drive circuit 3822_m signal
3826_2 RAM
3826_m RAM
3827 CPU
3828
4004
4006
Claims (18)
前記第1回路は、第1入力端子と、複数の第1出力端子と、を有し、
前記第2回路は、複数の第2入力端子と、複数の第2出力端子と、を有し、
前記複数の第2出力端子は、第1端子群と、第2端子群と、を有し、
前記第1回路の前記複数の第1出力端子は、前記複数の配線と1対1に電気的に接続され、
前記複数の配線は、前記複数の第2入力端子と1対1に電気的に接続され、
前記第1回路は、前記半導体装置が駆動状態である場合において、前記第1入力端子に入力された電流に応じて、前記複数の第2入力端子のそれぞれに異なる電位を印加する機能を有し、
前記第2回路は、前記半導体装置が駆動状態である場合において、前記複数の配線からの前記電位をすべて用いて、前記複数の配線の2倍の本数の前記複数の第2出力端子からそれぞれ異なるバイアス電圧を出力する機能を有し、
前記第3回路の複数の第3出力端子は、前記複数の配線と1対1に電気的に接続され、
前記第4回路の複数の第4出力端子は、前記第1端子群と1対1に電気的に接続され、
前記第5回路の複数の第5出力端子は、前記第2端子群と1対1に電気的に接続され、
前記第3回路は、前記半導体装置がスタンバイ状態の場合において、前記複数の配線のそれぞれに低レベル電位を印加する機能を有し、
前記第4回路は、前記半導体装置がスタンバイ状態の場合において、前記複数の出力端子の第1端子群に高レベル電位を出力する機能を有し、
前記第5回路は、前記半導体装置がスタンバイ状態の場合において、前記複数の出力端子の第2端子群に低レベル電位を出力する機能を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device having first to fifth circuits and a plurality of wirings.
The first circuit has a first input terminal and a plurality of first output terminals .
The second circuit has a plurality of second input terminals and a plurality of second output terminals.
The plurality of second output terminals include a first terminal group and a second terminal group.
The plurality of first output terminals of the first circuit are electrically connected to the plurality of wirings on a one-to-one basis.
The plurality of wires are electrically connected to the plurality of second input terminals on a one-to-one basis.
The first circuit has a function of applying different potentials to each of the plurality of second input terminals according to the current input to the first input terminal when the semiconductor device is in the driving state. ,
The second circuit is different from the plurality of second output terminals having twice the number of the plurality of wirings by using all the potentials from the plurality of wirings when the semiconductor device is in the driving state. It has a function to output a bias voltage and has a function to output a bias voltage.
The plurality of third output terminals of the third circuit are electrically connected to the plurality of wires on a one-to-one basis.
The plurality of fourth output terminals of the fourth circuit are electrically connected to the first terminal group on a one-to-one basis.
The plurality of fifth output terminals of the fifth circuit are electrically connected to the second terminal group on a one-to-one basis.
The third circuit has a function of applying a low level potential to each of the plurality of wirings when the semiconductor device is in the standby state.
The fourth circuit has a function of outputting a high level potential to the first terminal group of the plurality of output terminals when the semiconductor device is in the standby state.
The fifth circuit is a semiconductor device having a function of outputting a low level potential to a second terminal group of the plurality of output terminals when the semiconductor device is in a standby state.
前記第1回路は、入力端子と、第1乃至第k出力端子と、を有し、
前記第2回路は、第1乃至第k入力端子と、第1乃至第(2k)出力端子と、を有し、
前記第1回路の前記第1乃至第k出力端子は、前記第1乃至第k配線と1対1に電気的に接続され、
前記第1乃至第k配線は、前記第2回路の前記第1乃至第k入力端子と1対1に電気的に接続され、
前記第1回路は、前記半導体装置が駆動状態の場合において、前記入力端子に入力された電流に応じて、前記第1乃至第k配線にそれぞれ第1乃至第k電位を印加する機能を有し、
前記第2回路は、前記半導体装置が駆動状態の場合において、前記第1乃至第k配線から入力された前記第1乃至第k電位をすべて用いて、前記第2回路の前記第1乃至第(2k)出力端子からそれぞれ、第(k+1)乃至第(3k)電位を出力する機能を有し、
前記第3回路の第1乃至第k出力端子は、前記第1乃至第k配線と1対1に電気的に接続され、
前記第4回路の第1乃至第k出力端子は、前記第2回路の前記第1乃至第k出力端子と1対1に電気的に接続され、
前記第5回路の第1乃至第k出力端子は、前記第2回路の前記第(k+1)乃至第(2k)出力端子と1対1に電気的に接続され、
前記第3回路は、前記半導体装置がスタンバイ状態の場合において、前記第1乃至第k配線に低レベル電位を印加する機能を有し、
前記第4回路は、前記半導体装置がスタンバイ状態の場合において、前記第2回路の前記第1乃至第k出力端子に高レベル電位を出力する機能を有し、
前記第5回路は、前記半導体装置がスタンバイ状態の場合において、前記第2回路の前記第(k+1)乃至第(2k)出力端子に低レベル電位を出力する機能を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device having first to fifth circuits and first to k-th wiring (k is an integer of 2 or more).
The first circuit has an input terminal and first to kth output terminals .
The second circuit has a first to kth input terminal and a first to (2k) output terminal.
The first to kth output terminals of the first circuit are electrically connected to the first to kth wiring on a one-to-one basis.
The first to kth wirings are electrically connected to the first to kth input terminals of the second circuit on a one-to-one basis.
The first circuit has a function of applying a first to kth potential to the first to kth wirings, respectively, according to a current input to the input terminal when the semiconductor device is in a driving state. ,
The second circuit uses all the first to kth potentials input from the first to kth wirings when the semiconductor device is in the driving state, and the first to second circuits of the second circuit are used. 2k) It has a function to output the first (k + 1) to the (3k) potentials from the output terminals, respectively.
The first to kth output terminals of the third circuit are electrically connected to the first to kth wirings on a one-to-one basis.
The first to kth output terminals of the fourth circuit are electrically connected to the first to kth output terminals of the second circuit on a one-to-one basis.
The first to kth output terminals of the fifth circuit are electrically connected to the first (k + 1) to (2k) output terminals of the second circuit on a one-to-one basis.
The third circuit has a function of applying a low level potential to the first to kth wirings when the semiconductor device is in the standby state.
The fourth circuit has a function of outputting a high level potential to the first to kth output terminals of the second circuit when the semiconductor device is in the standby state.
The fifth circuit is characterized by having a function of outputting a low level potential to the first (k + 1) to (2k) output terminals of the second circuit when the semiconductor device is in the standby state. ..
前記第1回路は、第1乃至第kトランジスタを有し、
前記第1トランジスタの第1端子は、前記入力端子と電気的に接続され、
前記第1乃至第kトランジスタの第1端子のそれぞれは、前記第1回路の前記第1乃至第k出力端子のそれぞれと1対1に電気的に接続され、
前記第1乃至第kトランジスタの第1端子のそれぞれは、前記第1乃至第kトランジスタのゲートのそれぞれと1対1に電気的に接続され、
前記第1乃至第(k-1)トランジスタの第2端子のそれぞれは、前記第2乃至第kトランジスタの第1端子のそれぞれと1対1に電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。 In claim 2,
The first circuit has first to kth transistors and has.
The first terminal of the first transistor is electrically connected to the input terminal and is connected to the input terminal.
Each of the first terminals of the first to kth transistors is electrically connected to each of the first to kth output terminals of the first circuit on a one-to-one basis.
Each of the first terminals of the first to kth transistors is electrically connected to each of the gates of the first to kth transistors on a one-to-one basis.
A semiconductor device characterized in that each of the second terminals of the first to (k-1) transistors is electrically connected to each of the first terminals of the second to k-transistors on a one-to-one basis. ..
前記第1乃至第kトランジスタは、チャネル形成領域にインジウム、元素M(元素Mはアルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズ)、亜鉛の少なくともいずれか一を含む酸化物を有することを特徴とする半導体装置。 In claim 3,
The first to kth transistors are semiconductor devices having an oxide containing at least one of indium, element M (element M is aluminum, gallium, yttrium, or tin) and zinc in a channel forming region. ..
前記第3回路は、第(k+1)乃至第(2k)トランジスタを有し、
前記第(k+1)乃至第(2k)トランジスタの第1端子のそれぞれは、前記第3回路の前記第1乃至第k出力端子のそれぞれと1対1に電気的に接続され、
前記第(k+1)乃至第(2k)トランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of claims 2 to 4,
The third circuit has first (k + 1) to third (2k) transistors.
Each of the first terminals of the first (k + 1) to (2k) transistor is electrically connected to each of the first to k output terminals of the third circuit on a one-to-one basis.
A semiconductor device characterized in that the gates of the first (k + 1) to (2k) transistors are electrically connected to each other.
前記第(k+1)乃至第(2k)トランジスタは、チャネル形成領域にインジウム、元素M(元素Mはアルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズ)、亜鉛の少なくともいずれか一を含む酸化物を有することを特徴とする半導体装置。 In claim 5,
The first (k + 1) to (2k) transistors are characterized by having an oxide containing at least one of indium, element M (element M is aluminum, gallium, yttrium, or tin) and zinc in the channel forming region. Semiconductor device.
前記第(k+1)乃至第(2k)トランジスタの少なくとも一は、バックゲートを有し、
前記バックゲートに電位を印加することによって、前記バックゲートを有するトランジスタのしきい値電圧をシフトさせることを特徴とする半導体装置。 In claim 6,
At least one of the first (k + 1) to (2k) transistors has a back gate and has a back gate.
A semiconductor device characterized by shifting the threshold voltage of a transistor having the back gate by applying a potential to the back gate.
前記第4回路は、第(2k+1)乃至第(3k)トランジスタを有し、
前記第(2k+1)乃至第(3k)トランジスタの第1端子のそれぞれは、前記第4回路の前記第1乃至第k出力端子のそれぞれと1対1に電気的に接続され、
前記第(2k+1)乃至第(3k)トランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of claims 2 to 7,
The fourth circuit has first (2k + 1) to third (3k) transistors.
Each of the first terminals of the first (2k + 1) to (3k) transistors is electrically connected one-to-one with each of the first to k output terminals of the fourth circuit .
A semiconductor device characterized in that the gates of the first (2k + 1) to (3k) transistors are electrically connected to each other.
前記第(2k+1)乃至第(3k)トランジスタは、pチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 In claim 8,
The third (2k + 1) to (3k) transistor is a semiconductor device characterized by being a p-channel type transistor.
前記第5回路は、第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタを有し、
前記第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタの第1端子のそれぞれは、前記第5回路の前記第1乃至第k出力端子のそれぞれと1対1に電気的に接続され、
前記第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of claims 2 to 9,
The fifth circuit has third (3k + 1) to (4k) transistors.
Each of the first terminals of the first (3k + 1) to (4k) transistors is electrically connected one-to-one with each of the first to k output terminals of the fifth circuit .
A semiconductor device characterized in that the gates of the first (3k + 1) to (4k) transistors are electrically connected to each other.
前記第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタは、チャネル形成領域にインジウム、元素M(元素Mはアルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズ)、亜鉛の少なくともいずれか一を含む酸化物を有することを特徴とする半導体装置。 In claim 10,
The first (3k + 1) to (4k) transistors are characterized by having an oxide containing at least one of indium, element M (element M is aluminum, gallium, yttrium, or tin) and zinc in the channel forming region. Semiconductor device.
前記第(3k+1)乃至第(4k)トランジスタの少なくとも一は、バックゲートを有し、
前記バックゲートに電位を印加することによって、前記バックゲートを有するトランジスタのしきい値電圧をシフトさせることを特徴とする半導体装置。 In claim 11,
At least one of the first (3k + 1) to (4k) transistors has a back gate.
A semiconductor device characterized by shifting the threshold voltage of a transistor having the back gate by applying a potential to the back gate.
前記第2回路は、行方向に(2k)個、列方向に(2k)個、合計(4k2)個のトランジスタを有し、
前記第2回路の前記トランジスタは、列方向にそれぞれ(2k)個のトランジスタが直列に接続され、
第1乃至第k列のトランジスタのうち、第1乃至第k行のトランジスタのゲートは、列方向にそれぞれ電気的に接続され、
第1乃至第k列のトランジスタのうち、第(k+1)乃至第(2k)行のトランジスタのゲートは、行方向にそれぞれ電気的に接続され、
第(k+1)乃至第(2k)列のトランジスタのうち、第1乃至第k行のトランジスタのゲートは、行方向にそれぞれ電気的に接続され、
第(k+1)乃至第(2k)列のトランジスタのうち、第(k+1)乃至第(2k)行のトランジスタのゲートは、列方向にそれぞれ電気的に接続され、
第1列のトランジスタのうち、第(k+1)乃至第(2k)行のトランジスタのゲートはそれぞれ、前記第1乃至第k配線のそれぞれと1対1に電気的に接続され、
第(2k)列のトランジスタのうち、第1乃至第k行のトランジスタのゲートはそれぞれ、前記第2回路の前記第1乃至第k出力端子のそれぞれと1対1に電気的に接続され、
第j列目(jは1乃至(2k))における、第k行目のトランジスタと、第(k+1)行目のトランジスタと、の接続部分を第jノードとし、
第jノード(jは1乃至k)はそれぞれ、前記第2回路の前記第k乃至第1出力端子のそれぞれと1対1に電気的に接続され、
第jノード(jは(k+1)乃至(2k))はそれぞれ、前記第2回路の前記第(2k)乃至第(k+1)出力端子のそれぞれと1対1に電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of claims 2 to 12,
The second circuit has (2k) transistors in the row direction and (2k) transistors in the column direction, for a total of (4k 2 ) transistors.
In the transistor of the second circuit, (2k) transistors are connected in series in the column direction, respectively.
Of the transistors in the first to kth columns, the gates of the transistors in the first to kth rows are electrically connected in the column direction, respectively.
Of the transistors in the first to kth columns, the gates of the transistors in the (k + 1) to (2k) rows are electrically connected in the row direction, respectively.
Of the transistors in the first (k + 1) to (2k) columns, the gates of the transistors in the first to kth rows are electrically connected in the row direction, respectively.
Of the transistors in the first (k + 1) to (2k) columns, the gates of the transistors in the (k + 1) to (2k) rows are electrically connected in the column direction, respectively.
Of the transistors in the first column, the gates of the transistors in the (k + 1) to (2k) rows are electrically connected one-to-one with each of the first to k wirings.
Among the transistors in the first (2k) column, the gates of the transistors in the first to kth rows are electrically connected to each of the first to kth output terminals of the second circuit on a one-to-one basis.
The connection portion between the transistor in the kth row and the transistor in the (k + 1) th row in the jth column (j is 1 to (2k)) is set as the jth node.
Each of the j-nodes (j is 1 to k) is electrically connected to each of the k-first output terminals of the second circuit on a one-to-one basis.
The j-node (j is (k + 1) to (2k)) is electrically connected to each of the (2k) to (k + 1) th output terminals of the second circuit on a one-to-one basis. Semiconductor device.
前記(4k2)個のトランジスタのうち、第1乃至第k行のトランジスタは、pチャネル型トランジスタであり、
前記(4k2)個のトランジスタのうち、第(k+1)乃至第(2k)行のトランジスタは、nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。 In claim 13,
Of the (4k 2 ) transistors, the transistors in the first to kth rows are p-channel transistors.
A semiconductor device characterized in that, of the (4k 2 ) transistors, the transistors in the (k + 1) to (2k) rows are n-channel transistors.
前記(4k2)個のトランジスタのうち、第(k+1)乃至第(2k)行のトランジスタは、チャネル形成領域にインジウム、元素M(元素Mはアルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズ)、亜鉛の少なくともいずれか一を含む酸化物を有することを特徴とする半導体装置。 In claim 14,
Of the (4k 2 ) transistors, the transistors in the (k + 1) to (2k) rows have at least indium, element M (element M is aluminum, gallium, yttrium, or tin) and zinc in the channel forming region. A semiconductor device characterized by having an oxide containing any one of them.
表示部と、を有する表示装置。 The drive circuit having the semiconductor device according to any one of claims 1 to 15.
A display device having a display unit.
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